Los investigadores de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología de Rusia (MISIS) presentaron la tecnología de desarrollo de unos sensores de alta precisión creados sobre la base de fibra óptica dopada para prevenir averías en la industria nuclear, aeroespacial y extractiva.

“El equipo internacional de investigadores dirigido por el especialista invitado, el catedrático del departamento de Electrónica y Física de Semiconductores de la MISIS, Alexandr Kiriánov, en colaboración con el Centro de Investigaciones en Óptica (León, México) y el Instituto de Investigaciones de Cerámica y Vidrio (Calcuta, India), desarrolló la tecnología de creación de unos sensores autónomos de alta precisión a base de fibra óptica”, explicó la rectora de MISIS, Alevtina Chérnikova.

La fibra óptica desarrollada está dopada con metales de las tierras raras y de transición como erbio, holmio, bismuto y con nanopartículas de plata y silicio. La composición y la proporción de los elementos químicos introducidos (dopaje) en la base silícea de la fibra son originales y confieren a las fibras obtenidas propiedades únicas. Los resultados de la investigación están publicados en la revista Laser Physics Letters.

La alta sensibilidad a los cambios de temperatura, presión, composición química y fondo radiactivo del medio de las fibras obtenidas, su estabilidad en los medios agresivos y alta resistencia frente a las perturbaciones electromagnéticas permiten usarlas para monitorear con alto grado de precisión el estado de grandes instalaciones industriales (tuberías, pozos, centrales nucleares, puentes). La longitud regulable de la fibra óptica hace posible la medición de las instalaciones de grandes dimensiones (hasta 100 metros). Los sensores colocados en la órbita circunterrestre analizarán los datos recibidos de la fibra y podrán medir el fondo radiactivo del aparato espacial y los defectos en su superficie.

Los sensores a base de fibra óptica desarrollada registran eficazmente y con alto grado de precisión la radiactividad de diferentes tipos y de un amplio rango de dosis, las temperaturas ultraaltas (hasta 1.700°С), la composición química y los campos electromagnéticos. La longitud de la fibra óptica permite realizar mediciones remotas, por ejemplo, monitorear el estado de un profundo pozo petrolero, de una mina, una tubería o los sistemas de una central nuclear. Gracias a sus características únicas, los dispositivos desarrollados a partir de esta tecnología serán muy demandados en la construcción y la ingeniería geotécnica, en la industria aeroespacial, petrolera y gasífera, en el sector de energía de corriente de alta intensidad, incluida la nuclear.

El sensor de fibra óptica puede materializarse como un dispositivo de dimensiones reducidas que puede ser incorporado como un elemento más de las redes de múltiples detectores o interrogadores, o como un ‘circuito espacialmente distribuido’ capaz de recoger a grandes distancias la información sobre los parámetros a detectar (‘sensor largo’). En el primer caso, los elementos sensibles de los captores pueden ser las redes de Bragg en la fibra —filtros espectrales selectivos-. Sus parámetros, es decir, los valores de reflexión y permeabilidad, dependen en gran medida del estado del medio ambiente, como la presión, la temperatura, las deformaciones, y, consecuentemente, sirven de base para la detección.

En caso del ‘sensor largo’, el elemento sensible está distribuido a lo largo de la fibra usada. Puede ser activada en modo ‘pasivo’ —entonces detectará parámetros como, por ejemplo, los cambios de valores de reflexión y permeabilidad de la fibra óptica dopada-, o en modo ‘activo’, como componente del láser —entonces detectará parámetros como, por ejemplo, oscilaciones de relajación, espectro óptico o modo de generación del láser-.

El responsable del proyecto, Alexandr Kiriánov, explica: “Las investigaciones en el marco de este proyecto tienen por objetivo desarrollar, investigar y aprender a utilizar los sensores de fibra óptica del segundo tipo, que usan las fibras dopadas expresamente diseñadas, también con métodos de nanoingeniería. Estas fibras podrán llegar a ser una solución segura para trabajar en los medios agresivos, cuando el dispositivo se encuentra en condiciones extremas, por ejemplo, para monitorear el estado térmico de los pozos petrolíferos o para la dosimetría en las centrales nucleares”.

Fuente: sputniknews.com