Frequency upconversion involving triads and quartets of ions in a Pr3+/Nd3+ codoped fluoroindate glass

Frequency upconversion (UC) processes involving energy transfer (ET) among Nd 3+ and Pr 3+ ions in a fluoroindate glass are reported. In a first experiment, the excitation of Pr 3+ [transition 3H 4→ 1D 2] and of Nd 3+ [transition 4I 9/2→( 2G 7/2+ 4G 5/2)] was achieved with a dye laser operating in the 575-590 nm range. In a second experiment, the Nd 3+ ions were excited with the second harmonic of a Nd: YAG laser at 532 nm. The ET processes leading to UC in both experiments were studied by monitoring the blue fluorescence decay at 480 nm due to the transition 3P 0→ 3H 4 in Pr 3+. In the more relevant UC process, quartets of ions (Nd-Nd-Pr-Pr) are excited due to absorption of three laser photons by two Nd 3+ ions which transfer their energy to two Pr 3+ ions. Each Pr 3+ ion promoted to the 3P 0 level decays to the ground state emitting one photon in the blue region. This conclusion was achieved investigating the dependence of the UC fluorescence intensity as a function of laser intensity, samples concentrations, and temporal behavior of the UC signal. Other UC processes involving nonisoionic groups of three ions are also reported. © 2002 American Institute of Physics.

Investigação das propriedades ópticas, morfológicas e elétricas da heterojunção SnO2: Ce3+/ GaAs

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Efeitos de lasers de alta potência na superfície de cerâmicas vítreas de dissilicato de lítio e sua resistência de união à dentina humana

Pós-graduação em Odontologia Restauradora - ICT

Efeitos de lasers de alta potência na superfície de cerâmicas vítreas de dissilicato de lítio e sua resistência de união à dentina humana

Pós-graduação em Odontologia Restauradora - ICT

Comparison of Laser Versus Sclerotherapy in the Treatment of Lower Extremity Telangiectases: A Prospective Study

BACKGROUND Lower extremity telangiectasia affects approximately 40% of women. The demand for aesthetic treatment of these veins continues to grow. Few studies have compared laser and sclerotherapy to treat leg telangiectasias. OBJECTIVE To compare the efficacy of conventional sclerotherapy and neodymium-doped yttrium aluminum garnet (Nd:YAG) laser in the treatment of leg telangiectasias. METHODS AND MATERIALS Thirty women were enrolled in the study. One leg was randomly assigned laser treatment and the other sclerotherapy with 75% glucose solution. All patients were photographed before and after treatment. The applying physician and two independent observers rated photographic improvement of the treated areas. Complications and adverse effects were noted during follow-up. Patients answered a questionnaire that addressed pain, clearing of the vessels, and satisfaction with the results. RESULTS There was a significant difference between the modes of treatment regarding pain. Twelve patients using laser and 16 using sclerotherapy considered the clearing of the vessels to be good to excellent after three sessions of both laser and scleratherapy. Mean scores after photographic assessment were 7.9 for laser and 7.0 for sclerotherapy. CONCLUSION Lower extremity telangiectases may be treated equally well using Nd:YAG 1064-nm laser or conventional sclerotherapy.

In vitro effects of Er,Cr:YSGG laser on dentine hypersensitivity. Dentine permeability and scanning electron microscopy analysis

The aim of the present study was to determine clinical parameters for the use of Er,Cr:YSGG laser in the treatment of dentine hypersensitivity. Two antagonist areas were determined as control and experimental areas for irradiation in 90 premolar roots. Each surface was conditioned with 24% EDTA (sub-group 1) and 35% phosphoric acid (sub-group 2) and irradiated with the following settings: 1) Er:YAG, 60 mJ, 2 Hz, defocused; groups 2 to 9: irradiation with Er,Cr:YSGG laser, 20 Hz, Z6 tip, 0% of air and water: 2) Er,Cr:YSGG 0.25 W; 3) 0.5 W; 4) 0.75 W; 5) 1.0 W; 6) 1.25 W, 7) 1.50 W, 8) 2 W; 9) 2 W. After irradiation, samples were immersed in methylene blue solution and included in epoxy resin to obtain longitudinal cuts. The images were digitalized and analyzed by computer software. Although the samples irradiated with Er:YAG laser showed less microleakage, sub-group 1 showed differences between the groups, differing statistically from groups 3, 6, and 9. The results of sub-group 2 showed that the mean values of Er:YAG samples showed a negative trend, however, no differences were detected between the groups. For scanning electron microscopy analysis, dentine squares were obtained and prepared to evaluate the superficial morphology. Partial closure of dentinal tubules was observed after irradiation with Er:YAG and Er,Cr:YSGG laser in the 0.25 and 0.50 W protocols. As the energy densities rose, open dentinal tubules, carbonization and cracks were observed. It can be concluded that none of the parameters were capable of eliminating microleakage, however, clinical studies with Er:YAG and Er,Cr:YSGG lasers should be conducted with the lowest protocols in order to determine the most satisfactory setting for dentine hypersensitivity.

Effect of pulse repetition rate and number of pulses in the analysis of polypropylene and high density polyethylene by nanosecond infrared laser induced breakdown spectroscopy

Pulse repetition rates and the number of laser pulses are among the most important parameters that do affect the analysis of solid materials by laser induced breakdown spectroscopy, and the knowledge of their effects is of fundamental importance for suggesting analytical strategies when dealing with laser ablation processes of polymers. In this contribution, the influence of these parameters in the ablated mass and in the features of craters was evaluated in polypropylene and high density polyethylene plates containing pigment-based PbCrO4. Surface characterization and craters profile were carried out by perfilometry and scanning electron microscopy. Area, volume and profile of craters were obtained using Taylor Map software. A laser induced breakdown spectroscopy system consisted of a Q-Switched Nd:YAG laser (1064 nm, 5 ns) and an Echelle spectrometer equipped with ICCD detector were used. The evaluated operating conditions consisted of 10, 25 and 50 laser pulses at 1, 5 and 10 Hz, 250 mJ/pulse (85 J cm(-2)), 2 mu s delay time and 6 mu s integration time gate. Differences in the topographical features among craters of both polymers were observed. The decrease in the repetition rate resulted in irregular craters and formation of edges, especially in polypropylene sample. The differences in the topographical features and ablated masses were attributed to the influence of the degree of crystallinity, crystalline melting temperature and glass transition temperature in the ablation process of the high density polyethylene and polypropylene. It was also observed that the intensities of chromium and lead emission signals obtained at 10 Hz were two times higher than at 5 Hz by keeping the number of laser pulses constant. (C) 2011 Elsevier B. V. All rights reserved.

Temperature changes on the root surfaces of mandibular incisors after an 810-nm high-intensity intracanal diode laser irradiation

Temperature changes caused by laser irradiation can promote damage to the surrounding dental tissues. In this study, we evaluated the temperature changes of recently extracted human mandibular incisors during intracanal irradiation with an 810-nm diode laser at different settings. Fifty mandibular incisors were enlarged up to an apical size of ISO No. 40 file. After the final rinse with 17% ethylenediaminetetraacetic acid, 0.2% lauryl sodium sulfate biologic detergent, and sterile water, samples were irradiated with circular movements from apex to crown through five different settings of output power (1.5, 2.0, 2.5, 3.0, and 3.5 W) in continuous mode. The temperature changes were measured on both sides of the apical and middle root thirds using two thermopar devices. A temperature increase of 7 degrees C was considered acceptable as a safe threshold when applying the diode laser. Results: The results showed that only 3.5-W output power increased the outer surface temperature above the critical value. Conclusion: The recommended output power can be stipulated as equal to or less than 3 W to avoid overheating during diode laser irradiation on thin dentin walls. (c) 2012 Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE). [DOI: 10.1117/1.JBO.17.1.015006]

Microtensile bond strength of composite resin to glass-infiltrated alumina composite conditioned with Er,Cr:YSGG laser

Tribochemical silica-coating is the recommended conditioning method for improving glass-infiltrated alumina composite adhesion to resin cement. High-intensity lasers have been considered as an alternative for this purpose. This study evaluated the morphological effects of Er,Cr:YSGG laser irradiation on aluminous ceramic, and verified the microtensile bond strength of composite resin to ceramic following silica coating or laser irradiation. In-Ceram Alumina ceramic blocks were polished, submitted to airborne particle abrasion (110 mu m Al(2)O(3)), and conditioned with: (CG) tribochemical silica coating (110 mu m SiO(2)) + silanization (control group); (L1-L10) Er,Cr:YSGG laser (2.78 mu m, 20 Hz, 0.5 to 5.0 W) + silanization. Composite resin blocks were cemented to the ceramic blocks with resin cement. These sets were stored in 37A degrees C distilled water (24 h), embedded in acrylic resin, and sectioned to produce bar specimens that were submitted to microtensile testing. Bond strength values (MPa) were statistically analyzed (alpha a parts per thousand currency sign0.05), and failure modes were determined. Additional ceramic blocks were conditioned for qualitative analysis of the topography under SEM. There were no significant differences among silicatization and laser treatments (p > 0.05). Microtensile bond strength ranged from 19.2 to 27.9 MPa, and coefficients of variation ranged from 30 to 55%. Mixed failure of adhesive interface was predominant in all groups (75-96%). No chromatic alteration, cracks or melting were observed after laser irradiation with all parameters tested. Surface conditioning of glass-infiltrated alumina composite with Er,Cr:YSGG laser should be considered an innovative alternative for promoting adhesion of ceramics to resin cement, since it resulted in similar bond strength values compared to the tribochemical treatment.

Effects of laser focusing and fluence on the analysis of pellets of plant materials by laser-induced breakdown spectroscopy

The effects of laser focusing and fluence on LIBS analysis of pellets of plant leaves was evaluated. A Q-switched Nd:YAG laser (5ns, 10Hz, 1064nm) was used and the emission signals were collected by lenses into an optical fiber coupled to a spectrometer with Echelle optics and ICCD. Data were acquired from the accumulation of 20 laser pulses at 2.0 mu s delay and 5.0 mu s integration time gate. The emission signal intensities increased with both laser fluence and spot size. Higher sensitivities for Ca, K, Mg, P, Al, B, Cu, Fe, Mn, and Zn determinations were observed for fluences in the range from 25 to 60Jcm(-2). Coefficients of variation of site-to-site measurements were generally lower than 10% (n=30 sites, 20 laser pulses/site) for a fluence of 50Jcm(-2) and 750 mu m spot size. For most elements, there is an indication that accuracy is improved with higher fluences. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Laserspektroskopie der 1s-Hyperfeinstrukturaufspaltung an wasserstoffähnlichem 207 Pb 81+

Die Messung der 1s Hyperfeinstruktur (HFS) wasserstoffähn-licher Ionen bei hoher Kernladung Z erlaubt den Test der QED in Gegenwart starker elektrischer und magnetischer Felder durchzuführen. Aufgrund der Z^3-Abhängigkeit der magnetischen Wechselwirkung liegt die 1s-HFS bei hohem Z im optischen Spektrum und kann mit der Laserspektroskopie untersucht werden.In der vorliegenden Arbeit wurde die Grundzustands-HFS an 207Pb81+ bestimmt. Die Experimente wurden am Speicherring ESR der Gesellschaft für Schwerionenforschung mbH am Elek-tronen-gekühlten Bleistrahl durchgeführt.Ein besonderer Schwerpunkt dieser Arbeit war die Entwick-lung neuer Experimentiertechniken, die es erlauben, lang-lebigen Strahlungsübergänge im nahen infraroten Spektral-bereich mit Hilfe der Fluoreszenz-Laserspektroskopie am Speicherring zu untersuchen. Der Ionenstrahl wurde in kollinearer Geometrie mit einem Nd:YAG-Laser angeregt und die Resonanz durch Doppler-Abstimmung gemessen. Der M1-Übergang der 1s HFS an 207Pb81+ liegt bei 1019,7(2) nm. Die QED-Korrekturen sind damit auf wenige Prozent genau bestimmt. Die theoretische Berechnung der QED-Korrekturen benutzt die gemessenen bzw. den Kernmodellen entnommenen Verteilungen der Kernladung und der Kernmagnetisierung. Die Unsicherheit der Kenntnis dieser Verteilungen spielt nur eine untergeordnete Rolle für die Fehler in der gerechneten QED-Korrektur. Allerdings existieren für das magnetische Moment von 207Pb zwei widersprüchliche Literaturwerte. Die Diskussion der Ergebnisse wird im Rahmen dieses Sachver-haltes geführt.Die natürliche Lebensdauer des oberen Hyperfein-Niveaus wurde mit 49,5(6,5) ms gemessen und ist mit dem Theoriewert von 52,3(2) ms verträglich. Durch präzise Lebensdauermes-sungen können QED-Korrekturen zum g-Faktor des gebundenen Elektrons getestet werden.

Spektroskopie und Ultraspurenanalyse von Plutonium mittels Resonanzionisations-Massenspektrometrie

Die Resonanzionisations-Massenspektrometrie (RIMS) ist sowohl für spektroskopische Untersuchungen seltener Isotope als auch für den Ultraspurennachweis langlebiger radioaktiver Elemente einsetzbar. Durch die mehrstufige resonante Anregung atomarer Energieniveaus mit anschließender Ionisation mit Laserlicht wird eine sehr hohe Elementselektivität und Ionisationseffizienz erreicht. Der nachfolgende massenselektive Ionennachweis liefert eine gute Isotopenselektivität zusammen mit einer effektiven Untergrundunterdrückung. Ein wichtiger Bestandteil der RIMS-Apparatur ist ein zuverlässig arbeitendes, leistungsstarkes Lasersystem für die Resonanzionisation. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein von einem hochrepetierenden Nd:YAG-Laser gepumptes, aus drei Titan-Saphir-Lasern bestehendes System fertig aufgebaut und in den Routinebetrieb überführt. Die Titan-Saphir-Laser liefern im Durchstimmbereich von 730 - 880 nm eine mittlere Leistung von bis zu 3 W pro Laser bei einer Linienbreite von 2 - 3 GHz. Sie lassen sich computergesteuert in ihren Wellenlängen durchstimmen. Die mittels Resonanzionisation erzeugten Ionen werden dann in einem Flugzeit-Massenspektrometer entsprechend ihrer Masse aufgetrennt und mit einem Kanalplattendetektor nachgewiesen.Als Voraussetzung für die isotopenselektive Ultraspurenanalyse von Plutonium wurden mit diesem Lasersystem die Isotopieverschiebungen eines effizienten, dreistufigen Anregungsschema für Plutonium bestimmt. Die Laserleistungen reichen zur vielfachen Sättigung der ersten beiden Anregungsschritte und zur zweifachen Sättigung des dritten Anregungsschritts aus.Außerdem wurden die Ionisationsenergien von Pu-239 und Pu-244 zur Untersuchung ihrer Isotopenabhängigkeit bestimmt. Die beiden Ionisationsenergien sind im Rahmen der erreichten Genauigkeit bei einem Meßwert von IP239-IP244 = 0,24(82) cm^-1 gleich.Die Nachweiseffizienz der RIMS-Apparatur für Plutonium wurde in Effizienzmessungen zu 10^-5 bestimmt. Durch die gute Untergrundunterdrückung ergab sich daraus eine Nachweisgrenze von 10^6 Atomen bei der Messung eines Plutoniumisotops. Die Bestimmung der Isotopenverhältnisse von Proben mit einer zertifizierten Isotopenzusammensetzung lieferte eine gute Übereinstimmung der Meßwerte mit den angegebenen Zusammensetzungen.Die RIMS-Apparatur wurde zur Bestimmung des Gehalts und der Isotopenzusammensetzung von Plutonium in Meerwasser- und Staubproben eingesetzt.Auf Grund der Isotopenzusammensetzung konnte gezeigt werden, daß das Plutonium bei den meisten Proben aus dem Fallout von oberirdischen Kernwaffentests stammte. Des weiteren wurde Plutonium in Urinproben bestimmt. Die Nachweisgrenzen lagen bei diesen Umweltproben bei 10^6 bis 10^7 Atomen Plutonium und damit um zwei Größenordnungen niedriger als die Nachweisgrenze für Pu-239 bei der alpha-Spektroskopie, der Standardmethode für den Plutoniumnachweis.

Valutazione degli effetti dei parametri operativi nel processo di laser ablation su materiali compositi CFRP a matrice epossidica

L’attività sperimentale presentata in questo elaborato riguarda lo studio di una particolare applicazione che impiega la tecnologia laser per la lavorazione di materiali compositi ed è stata interamente svolta, in particolar modo nella sua parte operativa, presso i laboratori della Facoltà di Ingegneria a Bologna. Il lavoro di tesi ha come obiettivo fondamentale la valutazione degli effetti che i parametri di processo possono avere sulla qualità risultante nel procedimento di ablazione per i materiali compositi. Per questa indagine sono stati utilizzati campioni piani (tutti identici tra loro) con rinforzo in fibra di carbonio e matrice in resina epossidica, i quali sono stati lavorati con un laser Nd:YAG (λ = 1064 nm) funzionante in regime continuo. L’idea alla base dell’intera attività sperimentale è stata quella di realizzare una ablazione ottimale, rimuovendo dai campioni esclusivamente la resina (in maniera locale) e tentando, allo stesso tempo, di ottenere il minimo danneggiamento possibile per le fibre. Le prove effettuate non costituiscono naturalmente un punto di arrivo, bensì rappresentano piuttosto un punto di partenza per acquisire informazioni preliminari che potranno consentire, nel prossimo futuro, di proseguire con il perfezionamento del processo e la messa a punto dei parametri, al fine di conseguire una lavorazione che dia risultati effettivamente ottimali ed interessanti per l’eventuale applicazione industriale.

Individual plasmonic nanogaps : controlled assembly and detailed investigation

Diese Arbeit befasst sich mit den optischen Resonanzen metallischer Nanopartikel im Abstand weniger Nanometer von einer metallischen Grenzfläche. Die elektromagnetische Wechselwirkung dieser „Kugel-vor-Fläche“ Geometrie ruft interessante optische Phänomene hervor. Sie erzeugt eine spezielle elektromagnetische Eigenmode, auch Spaltmode genannt, die im Wesentlichen auf den Nanospalt zwi-schen Kugel und Oberfläche lokalisiert ist. In der quasistatischen Näherung hängt die Resonanzposition nur vom Material, der Umgebung, dem Film-Kugel Abstand und dem Kugelradius selbst ab. Theoretische Berechnungen sagen für diese Region unter Resonanzbedingungen eine große Verstärkung des elektro-magnetischen Feldes voraus. rnUm die optischen Eigenschaften dieser Systeme zu untersuchen, wurde ein effizienter plasmonenver-mittelnder Dunkelfeldmodus für die konfokale Rastermikroskopie durch dünne Metallfilme entwickelt, der die Verstärkung durch Oberflächenplasmonen sowohl im Anregungs- als auch Emissionsprozess ausnutzt. Dadurch sind hochwertige Dunkelfeldaufnahmen durch die Metallfilme der Kugel-vor-Fläche Systeme garantiert, und die Spektroskopie einzelner Resonatoren wird erleichtert. Die optischen Untersuchungen werden durch eine Kombination von Rasterkraft- und Rasterelektronenmikroskopie vervollständigt, so dass die Form und Größe der untersuchten Resonatoren in allen drei Dimensionen bestimmt und mit den optischen Resonanzen korreliert werden können. Die Leistungsfähigkeit des neu entwickelten Modus wird für ein Referenzsystem aus Polystyrol-Kugeln auf einem Goldfilm demonstriert. Hierbei zeigen Partikel gleicher Größe auch die erwartete identische Resonanz.rnFür ein aus Gold bestehendes Kugel-vor-Fläche System, bei dem der Spalt durch eine selbstorganisierte Monolage von 2-Aminoethanthiol erzeugt wird, werden die Resonanzen von Goldpartikeln, die durch Reduktion mit Chlorgoldsäure erzeugt wurden, mit denen von idealen Goldkugeln verglichen. Diese ent-stehen aus den herkömmlichen Goldpartikeln durch zusätzliche Bestrahlung mit einem Pikosekunden Nd:Yag Laser. Bei den unbestrahlten Partikeln mit ihrer Unzahl an verschiedenen Formen zeigen nur ein Drittel der untersuchten Resonatoren ein Verhalten, das von der Theorie vorhergesagt wird, ohne das dies mit ihrer Form oder Größe korrelieren würde. Im Fall der bestrahlten Goldkugeln tritt eine spürbare Verbesserung ein, bei dem alle Resonatoren mit den theoretischen Rechnungen übereinstimmen. Eine Änderung der Oberflächenrauheit des Films zeigt hingegen keinen Einfluß auf die Resonanzen. Obwohl durch die Kombination von Goldkugeln und sehr glatten Metallfilmen eine sehr definierte Probengeometrie geschaffen wurde, sind die experimentell bestimmten Linienbreiten der Resonanzen immer noch wesentlich größer als die berechneten. Die Streuung der Daten, selbst für diese Proben, deutet auf weitere Faktoren hin, die die Spaltmoden beeinflußen, wie z.B. die genaue Form des Spalts. rnDie mit den Nanospalten verbundenen hohen Feldverstärkungen werden untersucht, indem ein mit Farbstoff beladenes Polyphenylen-Dendrimer in den Spalt eines aus Silber bestehenden Kugel-vor-Fläche Systems gebracht wird. Das Dendrimer in der Schale besteht lediglich aus Phenyl-Phenyl Bindungen und garantiert durch die damit einhergende Starrheit des Moleküls eine überragende Formstabiliät, ohne gleichzeitig optisch aktiv zu sein. Die 16 Dithiolan Endgruppen sorgen gleichzeitig für die notwendige Affinität zum Silber. Dadurch kann der im Inneren befindliche Farbstoff mit einer Präzision von wenigen Nanometern im Spalt zwischen den Metallstrukturen platziert werden. Der gewählte Perylen Farbstoff zeichnet sich wiederum durch hohe Photostabilität und Fluoreszenz-Quantenausbeute aus. Für alle untersuchten Partikel wird ein starkes Fluoreszenzsignal gefunden, das mindestens 1000-mal stärker ist, als das des mit Farbstoff überzogenen Metallfilms. Das Profil des Fluoreszenz-Anregungsspektrums variiert zwischen den Partikeln und zeigt im Vergleich zum freien Farbstoff eine zusätzliche Emission bei höheren Frequenzen, was in der Literatur als „hot luminescence“ bezeichnet wird. Bei der Untersuchung des Streuverhaltens der Resonatoren können wieder zwei unterschiedliche Arten von Resonatoren un-terschieden werden. Es gibt zunächst die Fälle, die bis auf die beschriebene Linienverbreiterung mit einer idealen Kugel-vor-Fläche Geometrie übereinstimmen und dann andere, die davon stark abweichen. Die Veränderungen der Fluoreszenz-Anregungsspektren für den gebundenen Farbstoffs weisen auf physikalische Mechanismen hin, die bei diesen kleinen Metall/Farbstoff Abständen eine Rolle spielen und die über eine einfache wellenlängenabhängige Verstärkung hinausgehen.

Single-shot electron bunch length measurements using a spatial electro-optical autocorrelation interferometer

A spatial, electro-optical autocorrelation (EOA) interferometer using the vertically polarized lobes of coherent transition radiation (CTR) has been developed as a single-shot electron bunch length monitor at an optical beam port downstream the 100 MeV preinjector LINAC of the Swiss Light Source. This EOA monitor combines the advantages of step-scan interferometers (high temporal resolution) [D. Mihalcea et al., Phys. Rev. ST Accel. Beams 9, 082801 (2006) and T. Takahashi and K. Takami, Infrared Phys. Technol. 51, 363 (2008)] and terahertz-gating technologies [U. Schmidhammer et al., Appl. Phys. B: Lasers Opt. 94, 95 (2009) and B. Steffen et al., Phys. Rev. ST Accel. Beams 12, 032802 (2009)] (fast response), providing the possibility to tune the accelerator with an online bunch length diagnostics. While a proof of principle of the spatial interferometer was achieved by step-scan measurements with far-infrared detectors, the single-shot capability of the monitor has been demonstrated by electro-optical correlation of the spatial CTR interference pattern with fairly long (500 ps) neodymium-doped yttrium aluminum garnet (Nd:YAG) laser pulses in a ZnTe crystal. In single-shot operation, variations of the bunch length between 1.5 and 4 ps due to different phase settings of the LINAC bunching cavities have been measured with subpicosecond time resolution.