Catálogo de publicaciones

En el Capítulo II de este trabajo se presentan los conceptos teóricos básicos necesarios para comprender los resultados que se presentan a partir del Capítulo III. Se presentan las configuraciones básicas que condujeron al desarrollo de los arreglos de encriptación, es decir los correladores 4f y JTC. Luego se presentan los sistemas de encriptación de doble máscara de fase aleatoria 4f y JTC. Dado que los datos encriptados ópticamente son esencialmente patrones de speckle se introduce las principales características de estas distribuciones. En el Capítulo III se estudia como es la distribución de la información del patrón encriptado en términos de los tamaños de los centros dispersores de las máscaras de fase objeto y llave para la arquitectura 4f. Este estudio provee las herramientas que permiten controlar la distribución espacial de los datos encriptados, de manera que la mayor cantidad de información pueda ser almacenada en el medio de registro disponible. Por otra parte, se analiza la degradación de la imagen desencriptada debido a la pérdida de información originada por el área finita del medio de almacenamiento. A partir de estos estudios se determina la mínima cantidad de datos encriptados necesarios para obtener una imagen desencriptada que permita reconocer el objeto de entrada. En el Capítulo IV se estudia como es la distribución de la información del patrón encriptado en términos de los tamaños de los centros dispersores de las máscaras objeto y llave para la arquitectura JTC. Siguiendo el mismo procedimiento que en el Capítulo III, se analiza el deterioro de la imagen desencriptada debido a la pérdida de datos encriptados por efecto del tamaño finito del medio de registro. Se demuestra que para esta arquitectura las imágenes desencriptadas presentan un ruido adicional debido a la no uniformidad de la amplitud del espectro de la máscara llave. Con el fin de solucionar este problema, se presenta una propuesta de un JTC optimizado para operar en sistemas de óptica virtual. Se demuestra a partir de resultados simulados que las imágenes se recuperan sin la degradación que exhiben las obtenidas en el JTC no optimizado. Por último, se demuestra que controlando adecuadamente el ancho de banda de la señal de entrada (objeto de entrada, máscara objeto) se puede mejorar significativamente la salida desencriptada para un medio de registro fijo. En el Capítulo V se analizan aspectos relevantes del almacenamiento múltiple de información encriptada. Se estudia la capacidad de multiplexado en los sistemas 4f y JTC en función del tamaño del objeto de entrada para un área fija del medio de registro. El multiplexado de datos encriptados se lleva a cabo mediante la variación de algún (ó algunos) parámetro óptico, tales como la longitud de onda, la polarización, etc., que asegure que los patrones encriptados correspondientes a distintos objetos de entrada sean estadísticamente independientes. Se presenta un método de evaluación de la sensibilidad del sistema al parámetro elegido. A partir de estos estudios, se implementa un multiplexado en longitud de onda para una arquitectura JTC y su aplicación para la encriptación de imágenes a color. También, se presentan resultados experimentales. En el Capítulo VI se proponen dos técnicas de encriptación óptica de información que utilizan el almacenamiento múltiple de datos encriptados como herramienta para aumentar la seguridad de un dato altamente confidencial y para crear canales que proporcionan diferentes niveles de acceso a la información encriptada. Finalmente, en el Capítulo VII se presentan las conclusiones y las perspectivas para futuros trabajos.

Los ensayos no destructivos involucran técnicas de análisis que permiten el estudio de materiales sin modificar sus propiedades y manteniendo sus características funcionales luego del ensayo. Estas técnicas se emplean tanto en el ámbito industrial como en el ámbito de la investigación. Existe gran interés en el desarrollo de este tipo de herramientas, ya que permiten el ahorro de costos y tiempos en la producción y evaluación de materiales y productos. En el método de ultrasonido láser un pulso de luz incide sobre la superficie del material bajo estudio y éste es parcialmente absorbido. A partir de este fenómeno se pueden producir diversos procesos (expansión térmica, evaporación y eyección de material, etc.) que generan una perturbación que se propaga en el medio, denominada ultrasonido. Para generar ondas de ultrasonido con un gran ancho de banda se utilizan pulsos cortos de láser de alta potencia. Las características del ultrasonido generado dependen de la forma y duración del pulso, de la extensión del área iluminada y de la potencia incidente. Si la potencia incidente es demasiado alta, puede producirse la ablación de la superficie. La ablación es en la mayoría de los casos algo que se desea evitar, ya que deteriora el material que se está estudiando. En los ensayos no destructivos se emplean potencias en el régimen denominado termoelástico, donde el material sólo se ve afectado por la expansión térmica y, por consiguiente, su estructura no resulta afectada. En la técnica de ultrasonido láser, las ondas de ultrasonido generadas en el material son detectadas sobre su superficie mediante métodos ópticos de interferometría. Esta técnica es de no contacto y por lo tanto es ideal para ensayar materiales en situaciones donde el acoplamiento de un sensor con la muestra puede ser riesgoso o puede degradar la exactitud de la medición. Una de las principales ventajas de la detección interferométrica es su gran ancho de banda, a diferencia del caso de sensores de contacto, como por ejemplo, los transductores piezoeléctricos. No obstante, la limitación más importante de este método de detección es su gran sensibilidad a las diferencias de camino óptico introducidas por el ambiente, ya sea por vibraciones, fluctuaciones térmicas, etc. En esta Tesis se desarrolla, en el marco de los ensayos no destructivos, una técnica de ultrasonido láser de características robustas. Esta técnica puede ser aplicable aún en entornos industriales, donde las técnicas interferométricas tradicionales suelen presentar serios problemas debido a la presencia de fuertes vibraciones. Por un lado, en este trabajo se exploran técnicas interferométricas de detección de ondas superficiales de ultrasonido en régimen termoelástico. Se proponen métodos de recuperación de fase que permiten obtener el desplazamiento medio de la superficie bajo análisis, aún en presencia de fluctuaciones en la longitud de camino óptico de varios órdenes de magnitud mayores a las generadas por el ultrasonido. Por otro lado, se estudia la capacidad de la técnica de ultrasonido láser propuesta para caracterizar diversos aspectos de la muestra bajo análisis, como son sus constantes elásticas y su espesor. También se generan defectos controlados en las muestras y se realiza la caracterización de su profundidad y localización a través del análisis, en tiempo y frecuencia, de las señales de ultrasonido. Para validar los resultados obtenidos experimentalmente se desarrolla un esquema numérico que simula el fenómeno termoelástico de generación de ultrasonido en materiales elásticos lineales, a partir de la incidencia de ondas electromagnéticas. Este método numérico permite modelar, también, la propagación de las ondas de ultrasonido en presencia de defectos en el material.

En esta Tesis Doctoral se presenta un estudio en gran escala de propiedades fotométricas de la población de galaxias del Cúmulo de Antlia. En el mismo, se incluyen galaxias de tipo temprano, desde elípticas gigantes hasta enanas elípticas y esferoidales, incluyendo zonas periféricas, aledañas a la parte central del cúmulo, no analizadas hasta la fecha. Este trabajo involucra aproximadamente 180 galaxias, entre las cuales se encuentran las ya catalogadas previamente sobre placas fotográficas por Ferguson y Sandage (1990) sumadas a 77 nuevas galaxias descubiertas. El material observacional que se utilizó en este trabajo consiste en imágenes CCD de 4 campos del cúmulo de Antlia, incluyendo entre ellos la zona central. Las imágenes han sido obtenidas con el telescopio Víctor Blanco de 4−m del Observatorio Interamericano de Cerro Tololo (CTIO-Chile), con la cámara MOSAICII de 8 CCDs y los filtros R de Kron-Cousins y C del sistema de Washington. Cada imagen tipo mosaico cubre un área proyectada sobre el plano del cielo de 36' ×36', con lo que la cobertura total del cúmulo es aproximadamente de 1.5 grados cuadrados. Se ha realizado fotometría superficial para cada objeto en forma individual. Se obtuvieron los perfiles de brillo superficial mediante la tarea ellipse del paquete IRAF y se realizaron ajustes a tales perfiles, utilizando un modelo de Sérsic, mediante la tarea nfit1d. Los perfiles teóricos se integraron numéricamente hasta infinito para calcular magnitudes totales. De este modo, para cada galaxia se obtuvieron magnitudes y colores integrados, brillos superficiales, radios efectivos, índices de Sérsic, y demás parámetros estructurales. Posteriormente, se analizaron las correlaciones entre tales parámetros galácticos que caracterizan los diferentes tipos y/o morfologías presentes en el entorno de un cúmulo de galaxias. Se estudió la relación color-magnitud de las galaxias de tipo temprano, que se encuentra en buen acuerdo con relaciones análogas para otros cúmulos, y muestra un suave quiebre en la parte brillante, que se explica mediante resultados de modelos. Se construyeron relaciones de escala estructurales y fotométricas entre las magnitudes totales integradas, los brillos superficiales central, efectivo y efectivo promedio, el radio efectivo, etc., las que además se han comparado con otros cúmulos de galaxias. Se encuentra un buen acuerdo global, principalmente en la zona de bajo brillo superficial. Finalmente, se analizaron tales relaciones de escala a fin de determinar si están presentes distintas secuencias para distinto tipo de galaxias tempranas, mostrando separaciones o dicotomías, o si es posible representar distintos tipos de galaxias tempranas con correlaciones únicas. En función de estas opciones, e incluyendo los datos de otros grupos y cúmulos, resulta factible interpretar el origen y/o evolución de las galaxias de tipo temprano, brillantes y enanas, a partir de procesos diferentes, dado que los ajustes realizados mediante dos secuencias diferentes para cada subpoblación parecen ser los más apropiados.

Los rayos cósmicos son partículas que llegan a nuestro planeta desde el espacio exterior, con energías comprendidas entre 109 eV y 1020 eV, siendo los más energéticos un gran enigma, ya que no conocemos cuales son sus fuentes, su composición química ni cómo son acelerados. El Observatorio Pierre Auger (PAO) fue dise~nado y construido para estudiar los rayos cósmicos a energías mayores de 1018 eV. El mismo se encuentra en la zona de Pampa Amarilla, próximo a la ciudad de Malargüe, en la provincia de Mendoza. Su tamaño gigante de aproximadamente 3000 km2 y el concepto híbrido de detección, proporcionado por detectores de superficie y de fluorescencia atmosférica, confieren al PAO capacidad suficiente para evaluar el espectro de energía, direcciones de arribo y composición química de los rayos cósmicos. Estos observables son los más importantes y el PAO los mide con altísima resolución y una estadística sin precedentes, utilizando las lluvias atmosféricas extensas que estos generan cuando ingresan a la atmósfera. Para bajar la energía umbral de detección del PAO a valores de 1017 eV, distintas extensiones fueron elaboradas en los últimos años. Uno de estos proyectos es Auger Muons and Infill for the Ground Array (AMIGA), que reduce la energía de detección en una década respecto a la energía original del PAO, posibilitando estudios en la región del espectro donde se cree encontrar una transición en el origen de los rayos cósmicos desde fuentes galácticas a extra galácticas. AMIGA posee dos tipos de detectores: por un lado detectores de superficie con separación de 750 m, menor que la del PAO de 1500 m, generando una región más densa de detectores denominada infill. Por otro lado contadores de muones que funcionan con la técnica de centelleo, que comenzaron a instalarse junto al arreglo denso de detectores, con el objetivo de determinar la composición química de los rayos cósmicos a partir del contenido muónico de las lluvias. Esta tesis esta abocada al estudio de los detectores y la física que posibilita AMIGA. La primer parte de la tesis esta dedicada al estudio de los contadores de muones de AMIGA. Se presenta la caracterización del primer prototipo del contador, a partir de la cual se entendió el funcionamiento del contador en condiciones de laboratorio y en el campo. Estos resultados fueron de suma importancia para establecer los parámetros finales de diseño del contador. También se detallan las tareas realizadas en la etapa de construcción e instalación de los primeros contadores de muones, indicando los primeros resultados que fueron obtenidos por estos detectores. Posteriormente se estudió la respuesta de los detectores de superficie utilizando la configuración infill y la original del PAO. Esta tarea fue realizada utilizando los primeros datos registrados por el infill, junto a la previa modificación de la reconstrucción estándar de eventos de superficie para considerar el caso en que los detectores se encuentran ubicados a menor distancia. Se caracterizó el infill para comprender su funcionamiento dentro de la estructura del detector de superficie del PAO, estudiando sus incertezas y comparándolas con las del arreglo principal. Luego se modificó la cadena de reconstrucción de eventos para el detector de superficie del PAO de forma tal de reconstruir los eventos del infill con el programa oficial Auger Offline Software. Para esto se determinó la distancia óptima que minimiza las incertezas de la reconstrucción y se optimizó la función de distribución lateral que mejor ajusta las se~nales de las estaciones que participan en cada evento. Se determinó el ángulo de referencia y la curva de atenuación con el método del Constant Intensity Cut, a fin de establecer el mejor estimador para la energía de los eventos del infill. Luego se realizó la calibración en energía del infill utilizando los eventos híbridos que fueron registrados por el detector de fluorescencia. Finalmente utilizando esta reconstrucción se determinó el espectro de energía de los rayos cósmicos en la zona donde el arreglo tiene máxima eficiencia de detección (2 x 1017 eV) y se obtuvo un índice espectral, cuyo resultado es compatible con el proporcionado por el PAO y otros experimentos que exploran las mismas regiones de energía. Por otro lado no se observó la presencia de una segunda rodilla en la zona del espectro explorada. En la última parte de esta tesis se presenta un estudio detallado de las anisotropías a gran escala con el método East-West utilizando eventos del infill. En el rango de energías explorado, entre 1016 eV y 1019 eV, no se observó una señal significativa que indique anisotropías, sin embargo se encontró una constancia en la fase del primer armónico en ascensión recta que sugiere fuertemente una orientación del dipolo en la dirección del Centro Galáctico.

La presente Tesis de Doctorado está enmarcada en el estudio de rayos cósmicos dentro del Observatorio Pierre Auger. Su temática se vincula a la necesidad, propia de un experimento de estudio de rayos cósmicos, de conocer las características de la atmósfera en el instante en que sucede un evento. En particular se ha estudiado la profundidad atmosférica, parámetro de suma importancia vinculado a la cantidad de materia atravesada por las partículas en su trayecto por la atmósfera. En base a una idea original hemos construido un modelo que permite reproducir los perfiles de profundidad atmosférica en cualquier instante de tiempo, a partir de un parámetro de fácil y de permanente acceso como lo es el valor de la temperatura en el suelo. Este modelo que hemos denominado GAMMA, fue desarrollado en base a mediciones realizadas en el sitio del Observatorio Auger. Sin embargo, y así queda reflejada en estudios indicados en el presente trabajo, su idea central es aplicable a otros sitios. El desarrollo del modelo GAMMA incluyó también una serie de análisis referidos a optimizar sus predicciones y su rango de validez. Los resultados alcanzados con el modelo GAMMA son muy satisfactorios. Se consigue reproducir los perfiles de profundidad atmosférica con un muy bajo nivel de incerteza. Asimismo, ha salido exitoso en la comparación con otros modelos previamente aplicados en estudios del Observatorio Auger, reflejando incertezas similares o incluso menores.

La temática presentada en este documento de tesis para optar al grado de Doctor, se desarrolla de manera tal que siga la línea de pensamiento en la que fueron estudiados los diferentes temas, sintetizando el estudio realizado de las singularidades de fase y sus propiedades, cuando son empleadas en técnicas de metrología de vórtices ópticos. Se estudian las técnicas convencionales de la metrología de vórtices para la síntesis de campos de speckle o similares al speckle, incluyendo el efecto natural de la decorrelación de los mismos para definir los rangos de aplicabilidad de estas técnicas. Posteriormente, se propone una manera alternativa de análisis para medir desplazamientos rígidos en el plano, basada en el análisis de Fourier de las singularidades de fase como marcadores de los campos de speckle, logrando expandir el rango de aplicabilidad de las técnicas de metrología de vórtices ópticos para este tipo de desplazamientos. Finalmente, se propone una manera alternativa para la generación de campos complejos mediante el uso de una nueva transformada integral lineal, generando así una herramienta matemática nueva para la síntesis de registros de intensidad, lo que permite en concreto una mejor síntesis de registros de patrones modulados con altas frecuencias. Dicha herramienta no limita su uso al ámbito de la metrología de vórtices ópticos, sino que puede ser de utilidad en diferentes aplicaciones propias del procesamiento opto-digital de la información.

El objetivo general de este trabajo de tesis es establecer hasta dónde algunas técnicas nucleares - Resonancia Magnética Nuclear, Orientación Nuclear, Resonancia Doble Electrón–Núcleo, Resonancia de Espín Muónico, Correlaciones Angulares Perturbadas y Espectroscopia Mössbauer, Espectroscopía de Aniquilación de Positrones (PAS) - pueden proveer información de impacto cuando son aplicadas para el estudio de materiales de interés en biología. En particular, el plan se centra en la utilización de técnicas basadas en la detección de radiaciones gama emitidas en procesos nucleares específicos: Correlaciones Angulares Perturbadas (PAC), Espectroscopia de Aniquilación de Positrones en el modo de medición de vidas medias (PALS) y Espectroscopia Mössbauer (EM). Si bien se trata de métodos ampliamente utilizados en la investigación en materia condensada, su aplicación en la determinación de propiedades físicas de materia blanda y sistemas biológicos es, en comparación, escasa. En el área de la biología existen varios trabajos que se destacan por su calidad experimental y por el aporte que hacen a la ciencia mientras que otras investigaciones son de escasa calidad o no es claro el aporte que hacen al conocimiento. La intención del trabajo de tesis es analizar cuál es el alcance de estos métodos nucleares en la investigación de materiales de interés biológico y estudiar mediante dichos métodos selectos sistemas de distinta complejidad, desde moléculas orgánicas sencillas hasta tejidos. Estas técnicas nucleares permiten obtener información muy precisa y acotada sobre los materiales en estudio. Así, es de especial importancia tener en claro lo que se puede concluir o no a partir de este tipo de medidas. En el caso de las técnicas espectroscópicas PAC y EM, éstas son particularmente importantes para elucidar la naturaleza del arreglo atómico alrededor de átomos especiales. PALS, por su parte, permite obtener información sobre las dimensiones de los espacios vacíos presentes en la muestra bajo estudio. De esta manera, aparece necesaria la aplicación de otras técnicas para poder arribar a un entendimiento medianamente global de los sistemas investigados. Con ese objetivo, los sistemas serán caracterizados en forma complementaria por difracción de rayos X, termogravimetría y calorimetría diferencial de barrido, entre otras. Específicamente, se realizarán experimentos PAC en complejos metálicos poliaminocarboxilados en los cuales el átomo metálico se encuentra coordinado por grupos funcionales de distinta naturaleza, como sucede en los sitios metálicos de las metaloproteínas. La Espectroscopía Mössbauer se utilizará para caracterizar los sitios de hierro en pequeños complejos orgánicos que incluyen centros de hierro y azufre. Paralelamente se abordarán investigaciones PALS de tejidos normales y tumorales

Este trabajo se encuadra dentro del objetivo general del laboratorio: estudio de la interacción de la radiación electromagnética y/o la materia con superficies metálicas. Con el panorama sucintamente expuesto en las secciones anteriores y para delimitar el tema se plantearon los siguientes objetivos específicos: 1) Caracterizar chapas de Mo policristalino mediante AES, WF y EELS. Estudiar el efecto de contaminantes 2) Estudiar el proceso de Adsorción-Desorción de la molécula de CO2 sobre la superficie de Mo policristalino, utilizando para este efecto diversas técnicas: FTDS, AES y medidas de WF. Cinética, Disociación. 2) Estudiar la interacción de O2 con una chapa de Mo policristalino, mediante FTDS, AES, EELS, XRD y medidas de WF. 3) Seleccionar o desarrollar los modelos más apropiados para la descripción e interpretación de los procesos y/o reacciones involucradas. 4) Aportar información básica en el área de la fisicoquímica de superficies.

El presente Trabajo de Tesis se dirigió a la investigación, creación, desarrollo e implementación de técnicas que hacen uso del speckle y de su correlación digital, siendo su representante mas exitoso el DPSI.

Objetivos de la tesis: - estudiar el registro y reconstrucción de distribuciones unidimensionales (redes de Ronchi) de baja frecuencia, registradas incoherentemente en un conversor óptico fotorrefractivo, sin soporte holográfico y en configuración transversal. En particular, se pretende caracterizar el estado de polarización del haz de lectura producido por la modulación de birrefríngencia inducida en el medio. El interés, en este estudio, es controlar el contraste y así optimizar la imagen reconstruida a la salida del sistema. - implementar los efectos Talbot y Lau a partir de una red registrada en un cristal fotorrefractivo. Esto ha permitido visualizar estos efectos con características novedosas, propias de la naturaleza del registro y en esta modalidad efectuar un tratamiento unificado de los fenómenos analizados. A su vez, estas características han motivado la implementación fotorrefractiva de los interferómetros Talbot y Lau.