Species resolved analysis of the expansion of hydroxyapatite laser ablation plumes

The plume generated by ablation of hydroxyapatite targets under ArF excimer laser irradiation has been investigated by means of fast intensified CCD-imaging and optical emission spectroscopy. Results have shown that the plume splits into two plasma clouds as it expands. Time and spatial resolved spectra have revealed that under the experiment conditions emission is mostly due to calcium neutral atoms and calcium oxide molecular radicals. Imaging of the plume with the aid of bandpass filters has demonstrated that the emissive species in the larger and faster plasma cloud are calcium neutral atoms, whereas in the smaller and slower one they are calcium oxide molecular radicals

Characterization of hydroxyapatite laser ablation plumes by fast intensified CCD-imaging

ArF excimer laser pulses (193 nm, 20 ns, 150 mJ) have been focused on a hydroxyapatite (HA) target in similar conditions to those normally used for thin film deposition. Fast intensified CCD images of HA laser ablation plumes have been taken in vacuum and under different water vapor pressures ranging from 0.01 mbar to 1 mbar. Images of HA ablation in vacuum have shown a plume freely expanding at a constant velocity of 2.3 106 cm/s. HA ablation under a water vapor pressure of 0.01 mbar has revealed an expansion behavior very similar to that of ablation in vacuum. Images taken under a water vapor pressure of 0.1 mbar have shown the formation of a shock structure in the plume. Finally, HA ablation under a water vapor pressure of 1 mbar has revealed the development of some irregularities in the shape of the plume.

Selective ablation of photovoltaic materials with UV laser sources for monolithic interconnection of devices based on a-Si:H

Lasers are essential tools for cell isolation and monolithic interconnection in thin-film-silicon photovoltaic technologies. Laser ablation of transparent conductive oxides (TCOs), amorphous silicon structures and back contact removal are standard processes in industry for monolithic device interconnection. However, material ablation with minimum debris and small heat affected zone is one of the main difficulty is to achieve, to reduce costs and to improve device efficiency. In this paper we present recent results in laser ablation of photovoltaic materials using excimer and UV wavelengths of diode-pumped solid-state (DPSS) laser sources. We discuss results concerning UV ablation of different TCO and thin-film silicon (a-Si:H and nc-Si:H), focussing our study on ablation threshold measurements and process-quality assessment using advanced optical microscopy techniques. In that way we show the advantages of using UV wavelengths for minimizing the characteristic material thermal affection of laser irradiation in the ns regime at higher wavelengths. Additionally we include preliminary results of selective ablation of film on film structures irradiating from the film side (direct writing configuration) including the problem of selective ablation of ZnO films on a-Si:H layers. In that way we demonstrate the potential use of UV wavelengths of fully commercial laser sources as an alternative to standard backscribing process in device fabrication.

BS-SEM evaluation of the tisular interactions between cortical bone and calcium-phosphate covered titanium implants

The improvement of the reliability of the contact between the osseous tissues and the implant materials has been tested by recovering the metallic implants with ceramic materials, usually calcium phosphates. In our study, the calcium phosphate recovering layers were deposited by means of a pulsed-laser deposition technique. Our aim was to to evaluate the tissue interactions established between cortical bone and titanium implants covered by five different layers, ranging from amorphous calcium phosphate to crystalline hydroxyapatite, obtained by altering the parameters of the laser ablation process. The surgical protocol of the study consisted in the simultaneous implantation of the five types of implants in both the tibial dyaphisis of three Beagle dogs, sacrificed respectively one, two and three months after the last surgical procedures. After the sacrifice, the samples were submitted to a scheduled procedure of embedding in plastic polymers without prior decalcification, in order to perform the ultrastructural studies: scanning microscopy with secondary and backscattered electrons (BS-SEM). Our observations show that both in terms of the calcified tissues appearing as a response to the presence of the different coatings and of time of recovering, the implants coated with crystalline calcium phosphate layers by laser ablation present a better result than the amorphous-calcium-phosphate-coated implants. Moreover, the constant presence of chondroid tissue, related with the mechanical induction by forces applied on the recovering area, strongly suggests that the mechanisms implied in osteointegration are related to endomembranous, rather than endochondral ossification processes

BS-SEM evaluation of the tisular interactions between cortical bone and calcium-phosphate covered titanium implants

The improvement of the reliability of the contact between the osseous tissues and the implant materials has been tested by recovering the metallic implants with ceramic materials, usually calcium phosphates. In our study, the calcium phosphate recovering layers were deposited by means of a pulsed-laser deposition technique. Our aim was to to evaluate the tissue interactions established between cortical bone and titanium implants covered by five different layers, ranging from amorphous calcium phosphate to crystalline hydroxyapatite, obtained by altering the parameters of the laser ablation process. The surgical protocol of the study consisted in the simultaneous implantation of the five types of implants in both the tibial dyaphisis of three Beagle dogs, sacrificed respectively one, two and three months after the last surgical procedures. After the sacrifice, the samples were submitted to a scheduled procedure of embedding in plastic polymers without prior decalcification, in order to perform the ultrastructural studies: scanning microscopy with secondary and backscattered electrons (BS-SEM). Our observations show that both in terms of the calcified tissues appearing as a response to the presence of the different coatings and of time of recovering, the implants coated with crystalline calcium phosphate layers by laser ablation present a better result than the amorphous-calcium-phosphate-coated implants. Moreover, the constant presence of chondroid tissue, related with the mechanical induction by forces applied on the recovering area, strongly suggests that the mechanisms implied in osteointegration are related to endomembranous, rather than endochondral ossification processes

BS-SEM evaluation of the tisular interactions between cortical bone and calcium-phosphate covered titanium implants

The improvement of the reliability of the contact between the osseous tissues and the implant materials has been tested by recovering the metallic implants with ceramic materials, usually calcium phosphates. In our study, the calcium phosphate recovering layers were deposited by means of a pulsed-laser deposition technique. Our aim was to to evaluate the tissue interactions established between cortical bone and titanium implants covered by five different layers, ranging from amorphous calcium phosphate to crystalline hydroxyapatite, obtained by altering the parameters of the laser ablation process. The surgical protocol of the study consisted in the simultaneous implantation of the five types of implants in both the tibial dyaphisis of three Beagle dogs, sacrificed respectively one, two and three months after the last surgical procedures. After the sacrifice, the samples were submitted to a scheduled procedure of embedding in plastic polymers without prior decalcification, in order to perform the ultrastructural studies: scanning microscopy with secondary and backscattered electrons (BS-SEM). Our observations show that both in terms of the calcified tissues appearing as a response to the presence of the different coatings and of time of recovering, the implants coated with crystalline calcium phosphate layers by laser ablation present a better result than the amorphous-calcium-phosphate-coated implants. Moreover, the constant presence of chondroid tissue, related with the mechanical induction by forces applied on the recovering area, strongly suggests that the mechanisms implied in osteointegration are related to endomembranous, rather than endochondral ossification processes

Análisis univariante y multivariante de factores predictivos de fracaso de fotovaporización con láser verde

Objectiu: Realitzar un estudi descriptiu de la implantació de la fotovaporització amb làser verd a un hospital comarcal i determinar quines son les condicions preoperatòries i intraoperatòries ideals per tal d’obtenir un resultat satisfactori. Material i mètodes: Revisió retrospectiva de 179 fotovaporitzacions prostàtiques realitzades entre gener 2007 y juny 2010 a l’Hospital de la Ribera (Alzira), analitzant l’experiència del cirurgià, edat dels pacients, volum prostàtic, PSA, IPSS, Qmax i antecedents preoperatoris, classificació ASA, paràmetres intraoperatoris com el temps quirúrgic, requeriments transfusionals, tipus de làser verd utilitzat i reconversió a RTU-p i postoperatoris on s’ha estudiat les complicacions postoperatories i de seguiment com el PSA, IPSS y Qmax i les reintervencions. Realitzem un estudi univariant i multivariant per a identificar quins paràmetres preoperatoris i intraoperatoris van a condicionar un fracàs terapèutic Resultats: En l’estudi descriptiu s’observa similars resultats en tots els paràmetres respecte a la literatura disponible En l’estudi multivariant, identifiquem la curta experiència del cirurgià i el volum prostàtic menor de 40 CC com els factors de risc independents de fracàs de la fotovaporització amb làser verd. Conclusions: la fotovaporització amb làser verd es un procediment efectiu i fàcilment reproduïble en el tractament desobstructiu del tracte urinari inferior d'origen prostàtic. Calen estudis multicèntrics, prospectius i aleatoritzats per confirmar els resultats d’aquest estudi, donat que en l’actualitat disposem de pocs articles que aporten un nivell de evidència i un nivell de recomanació elevats.

Dinàmica de sistemes mesoscòpics amb correlacions quàntiques mitjançant la formulació de de Broglie-Bohm

Per a determinar la dinàmica espai-temporal completa d’un sistema quàntic tridimensional de N partícules cal integrar l’equació d’Schrödinger en 3N dimensions. La capacitat dels ordinadors actuals permet fer-ho com a molt en 3 dimensions. Amb l’objectiu de disminuir el temps de càlcul necessari per a integrar l’equació d’Schrödinger multidimensional, es realitzen usualment una sèrie d’aproximacions, com l’aproximació de Born–Oppenheimer o la de camp mig. En general, el preu que es paga en realitzar aquestes aproximacions és la pèrdua de les correlacions quàntiques (o entrellaçament). Per tant, és necessari desenvolupar mètodes numèrics que permetin integrar i estudiar la dinàmica de sistemes mesoscòpics (sistemes d’entre tres i unes deu partícules) i en els que es tinguin en compte, encara que sigui de forma aproximada, les correlacions quàntiques entre partícules. Recentment, en el context de la propagació d’electrons per efecte túnel en materials semiconductors, X. Oriols ha desenvolupat un nou mètode [Phys. Rev. Lett. 98, 066803 (2007)] per al tractament de les correlacions quàntiques en sistemes mesoscòpics. Aquesta nova proposta es fonamenta en la formulació de la mecànica quàntica de de Broglie– Bohm. Així, volem fer notar que l’enfoc del problema que realitza X. Oriols i que pretenem aquí seguir no es realitza a fi de comptar amb una eina interpretativa, sinó per a obtenir una eina de càlcul numèric amb la que integrar de manera més eficient l’equació d’Schrödinger corresponent a sistemes quàntics de poques partícules. En el marc del present projecte de tesi doctoral es pretén estendre els algorismes desenvolupats per X. Oriols a sistemes quàntics constituïts tant per fermions com per bosons, i aplicar aquests algorismes a diferents sistemes quàntics mesoscòpics on les correlacions quàntiques juguen un paper important. De forma específica, els problemes a estudiar són els següents: (i) Fotoionització de l’àtom d’heli i de l’àtom de liti mitjançant un làser intens. (ii) Estudi de la relació entre la formulació de X. Oriols amb la aproximació de Born–Oppenheimer. (iii) Estudi de les correlacions quàntiques en sistemes bi- i tripartits en l’espai de configuració de les partícules mitjançant la formulació de de Broglie–Bohm.

Producció de material docent per a ciència de materials mitjançant microscòpia electrònica de rastreig i làser confocal

Aquest projecte s'ha realitzat al Servei de Microscòpia de la Universitat Autònoma de Barcelona, i ha tingut una durada de dos anys (2006-2008). La finalitat d’aquest projecte ha estat l’elaboració de material didàctic basat en la captació d’imatges i l’edició de recursos pedagògics de suport digital aplicats a la ciència de materials. Es pretén millorar així la qualitat docent de les pràctiques de diverses assignatures dels ensenyaments de Física i d’Enginyeria de Materials utilitzant tècniques d’anàlisi actuals com són la Microscòpia Electrònica de Rastreig (MER) i la Microscòpia Optica (MO). Amb aquest projecte es vol fomentar també el treball interdisciplinari en equip entre professionals (docents i tècnics superiors de recerca) i acostar la teoria de les assignatures a la realització pràctica, facilitant el suport digital necessari per aconseguir un màxim aprofitament a les aules. Les imatges de MER i MO ajudaran als alumnes a familiaritzar-se amb el món de la recerca i la indústria.

Elaboració de nous recursos docents en el camp de la biologia vegetal, mitjançant l'ús de noves tecnologies de microscòpia com làser confocal i multifotó

Aquest projecte s'ha realitzat al Servei de Microscòpia de la Universitat Autònoma de Barcelona, i ha tingut una durada de dos anys (2007-2009). Els objectius concrets d'aquest projecte assolits per a les diferents assignatures ha estat l'anàlisi de característiques citològiques, característiques morfològiques i anatòmiques de les estructures vegetatives dels diferents nivells d’organització, característiques morfològiques i anatòmiques de les estructures reproductores. El material docent obtingut en aquest projecte està sent utilitzat en les assignatures següents: Botànica Farmacèutica, Biodiversitat vegetal marina, Recursos vegetals aquàtics: les algues, Plantes d'ús alimentari, Conserv. i gestió de poblacions i comunitats marines, Usos i cultius de recursos algals marins, B. i diversitat de criptògames, Biologia II, Tècniques Exp. de biologia II, Botànica, Biologia animal i vegetal. Per a la realització de l’estudi, s'ha obtingut una col·lecció d’imatges al MLC, MER i MET per aclarir els criteris sistemàtics. Durant el primer any s’han adquirit totes les imatges necessàries, per tal de poder elaborar el material didàctic en suport digital. Durant el segon any s’ha implementat aquest material a les respectives classes pràctiques i s’ha avaluat la seva importància en la millora de la formació dels alumnes i del suport al professor. L’aplicació del material elaborat a la docència pràctica durant el tot segon any ha permès fer un primer estudi per valorar la seva eficàcia i fer-hi les correccions oportunes. Durant tot el projecte, el treball conjunt de professors i tècnics ha estat bàsic per a l’obtenció de material didàctic adequat a la realitat dels estudis actuals i a la docència pràctica.

Corrección del astigmatismo con láser excimer

La cirurgia refractiva és relativament nova i s’ha incrementat en les últimes dècades. La queratomileusis in situ és una de les tècniques refractives corneals més utilitzades actualment. L’astigmatisme és el defecte refractiu més freqüent i complex. Els resultats amb LASIK tòriques no són tant previsibles com en les esfèriques. La millora astigmàtica postoperatòria en aquells ulls amb astigmatisme (a favor, en contra i oblic) es manté molt estable en els controls successius (tant en miops com en hipermetrops). Existeix un descens important entre la mitjana en el preoperatori i les mitjanes dels controls successius en tots els tipus d’astigmatisme estudiats.

Diseño e implementación de una interfície de lectura de un láser 2D

Con la realización del proyecto se pretende conocer y comprender el funcionamiento de un sistema de distancias basado en un láser que efectua medidas en un plano 2D y diseñar e implementar un software que permita la utilización de los recursos del mismo.

Aïllament epicàrdic de les venes pulmonars amb ultrasons d’alta intensitat per al tractament quirúrgic de la fibril•lació auricular no primària

Aquest és un estudi prospectiu observacional de cohorts de 59 malalts amb fibril•lació auricular no primària tractats amb ablació epicàrdica de venes pulmonars amb ultrasons. Els objectius van ser avaluar l’efectivitat de l’ablació, establir les diferències dels resultats entre una fibril•lació auricular paroxística i una crònica i establir les diferències dels resultats segons la patologia cardíaca primària. L’efectivitat de l’ablació per mantenir ritme sinusal a l’any fou del 65,3%. Per la fibril•lació auricular paroxística l’efectivitat al mes fou del 82,4% i del 41,7% per la crònica (p=0,005) i a l’any del 82,4% i del 56,3% respectivament (p=0,068).

Memnònium: de memnó al làser acústic

Treball de recerca realitzat per alumnes d’ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l’any 2010. Prenent com a punt de partença l'estudi del mite grec de Memnó s’ha realitzat un estudi teòric i aplicat sobre l’efecte termoacústic. La metodologia del treball passa per l'estudi del mite grec de Memnó i dels fets històrics documentats, així com de la teoria dels modes de vibració en tubs sonors i de l'efecte termoacústic, que permeten explicar el fenomen i entendre el fonament del làser acústic. Posats els fonaments, es tracta de dissenyar i construir un instrument que permeti reproduir el fenomen observat fa 2000 anys i que funcioni com un làser acústic. Finalment, amb l'instrument construït, es poden realitzar diverses anàlisis experimentals per comprovar les característiques del so emès i en quines condicions s'emet. El fenòmen del Memnònium, produït per l'efecte termoacústic, té el mateix fonament que els dispositius anomenats làsers acústics. El so emès pels dos làsers acústics que hem construït és una ona harmònica. Funcionen com tubs sonors oberts per un extrem i ressonant en el primer mode de vibració, amb un comportament equivalent al d'un diapasó. El so emès és de gran intensitat. La freqüència depèn de la longitud del tub, d'acord amb la teoria dels tubs sonors. L’efecte s'aconsegueix de la mateixa manera amb recipients de formes diverses.

Control d'un sistema de marcatge làser de caixes

RESUM Avui en dia, l’alta competitivitat que existeix al mercat, fa que les empreses hagin d’esprémer al màxim les seves possibilitats per no quedar-se enrere. Un dels processos en que aquest fet hi és més present és el productiu. L’empresa JCM Technologies també engloba aquest camp i és en un dels seus processos productius on aquest projecte pren part. L’objectiu d’aquest projecte final de carrera ha estat desenvolupar un sistema per poder marcar caixes mitjançant un làser de CO2 i un automatisme manipulador de caixes. D’aquesta manera aquest procés productiu té una durada molt inferior a l’antic procés, que consistia en enganxar una etiqueta al lloc on ara és marcat pel làser. Per satisfer els objectius, s’ha creat una aplicació de Windows que per mitjà d’una interfície gràfica, permet a l’usuari realitzar els passos necessaris per fer el marcatge. Primerament es recullen les dades procedents de la comanda; seguidament es seleccionen les que s’han de marcar a les caixes i s’envien al làser mitjançant comunicació sèrie; una vegada aquesta inicialització ha finalitzat correctament, s’engega la seqüència de marcatge de les caixes, que en marcarà la quantitat indicada. Aquest procés de marcatge consisteix en supervisar l’estat en que es troben certes senyals, procedents de l’automatisme i del làser, i depenent d’aquestes generar-ne unes altres. Aconseguint així realitzar el procés de marcatge de cada caixa. Com a conclusions cal dir, que els objectius s’han complert, ja que s’ha aconseguit un procés de marcatge ràpid i robust. També s’ha aconseguit que les parts de configuració de l’aplicació, i de les caixes siguin de fàcil manipulació. Per tant, amb l’acompliment dels objectius d’aquest projecte, aconseguim completar el sistema de marcatge, i permetre que les caixes siguin marcades de forma correcta, ràpida i eficient.