Nuevos materiales, algoritmos de caracterización y recubrimientos para aplicaciones espaciales en el ultravioleta lejano y extremo

Resumen

[ES]Ciertos fenómenos físicos de la naturaleza producen fotones con longitudes de onda comprendidas en los intervalos espectrales llamados ultravioleta extremo (EUV, 10-100 nm) y lejano (FUV, 100-200 nm), regiones donde la mayoría de los materiales de la naturaleza se tornan fuertemente absorbentes. La manipulación y detección de dichos fotones es fundamental para obtener información acerca de los procesos que los generan. Esto ha creado una demanda creciente de instrumentación óptica que, a su vez, requiere de unos recubrimientos eficientes. Para el diseño de los recubrimientos en el EUV/FUV es necesario disponer de constantes ópticas precisas de los materiales que van a ser empleados. El objetivo de este trabajo ha sido proporcionar a la comunidad científica nuevos recubrimientos para el EUV/FUV así como conjuntos extensos y congruentes de constantes ópticas para su diseño. En el campo de la obtención de las constantes ópticas hemos seguido una línea de investigación iniciada en GOLD en la década de los 90 que consiste en la búsqueda y caracterización de materiales con propiedades prometedoras en el EUV/FUV. Así, hemos caracterizado los siguientes materiales en un amplio intervalo del espectro electromagnético: Sr, Lu y SrF2. Con la caracterización del Lu se ha completado el análisis de las constantes ópticas de todos los lantánidos (Exceptuando el Pm, por no poseer isótopos estables). El SiC y el B4C ya habían sido previamente caracterizados en el EUV/FUV; se han caracterizado aquí en el visible y ultravioleta cercano para diseñar ciertos recubrimientos en el EUV/FUV que requieren de restricciones adicionales en el visible y aledaños. La contribución en el campo de las constantes ópticas también incluye la evaluación de las constantes obtenidas y el desarrollo de modelos de ajuste. Obtenidos los conjuntos de constantes ópticas experimentalmente, es necesario disponer de herramientas para analizar su congruencia global. Para ello hemos desarrollado nuevos algoritmos que, en la evaluación de la congruencia de las constantes ópticas obtenidas, asignan más peso al intervalo espectral deseado. Otro objetivo ha sido el desarrollo de modelos que describen las constantes ópticas de materiales en función de unos pocos parámetros. En esa línea, hemos obtenido un nuevo algoritmo para generar modelos analíticos a partir de los modelos empíricos que se utilizan habitualmente en el ajuste de datos experimentales de constantes ópticas. Con las constantes ópticas de los materiales anteriores y de otros caracterizados en el pasado, hemos llevado a cabo el desarrollo y caracterización de los siguientes recubrimientos para el EUV/FUV: i) Nuevos recubrimientos eficientes de banda estrecha para la línea Lyman ? del Hidrógeno (102.57 nm) de interés en física solar y astrofísica. Estos recubrimientos, que operan por reflexión, rechazan además la línea Lyman ? del Hidrógeno (121.57 nm), que es más intensa en las observaciones de la corona solar y puede enmascarar la línea Lyman ?. ii) Nuevos recubrimientos de transmitancia para la línea OI del Oxígeno (135.6 nm) y la banda del N2 Lyman-Birge-Hopfield (140-180 nm) y con restricciones adicionales en el visible y ultravioleta cercano. Se trata de un recubrimiento para el instrumento “Atmospheric Photometer” (AP) a bordo del satélite chino de observación de la tierra Feng-Yun 3D, que está previsto poner en órbita en 2016. iii) Caracterización en el intervalo 4-90 nm de todos los testigos de vuelo de los recubrimientos de reflectancia para el EUV del instrumento “Atmospheric Imaging Assembly” (AIA) a bordo del satélite “Solar Dynamic Observatory” (SDO), en órbita desde 2010. Esta calibración permitirá un mejor análisis de los datos obtenidos por el AIA.