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Ingeniería
Distancias "Grandes" Medidas Con
Exactitud Picométrica
6 de
Enero de 2006.
 Un
nuevo método basado en un láser permite medir distancias milimétricas
con mayor precisión que nunca antes; con una incertidumbre de 10
picómetros (10 millonésimas de millonésima de metro). Esto es parecido a
medir la distancia entre Nueva York y Los Ángeles con un margen de error
de sólo 1 milímetro.
La técnica, desarrollada y demostrada en el Instituto Nacional de
Estándares y Tecnología de Estados Unidos (NIST), puede tener
aplicaciones en la nanotecnología, en la observación de superficies
planetarias desde satélites en órbita, y en tareas industriales como la
fabricación de semiconductores.
La luz láser se suele usar para medir distancias contando el número de
longitudes de onda (la distancia entre las crestas sucesivas del patrón
de la onda) de luz entre dos puntos. Como la longitud de onda es muy
corta (633 nanómetros para la luz roja, que es la usada más
frecuentemente), el método es de por sí muy preciso.
Los problemas modernos en la nanotecnología y en la fabricación de
dispositivos de gran precisión requieren, sin embargo, de incertidumbres
por debajo de esos 633 nanómetros.
Un método más preciso involucra la medición de la frecuencia de la luz
del láser en lugar de la longitud de onda. La luz del láser es
almacenada entre dos espejos altamente reflectantes, que crean el
análogo óptico de un tubo de órgano. La longitud de un tubo de órgano
puede ser medida excitando el tubo con ondas sonoras de una frecuencia
conocida (el tono). El sonido emitido por el tubo es de mayor volumen,
cuando se excita con una de sus frecuencias "naturales", comúnmente
conocidas como armónicos. Cuando una o más de estas frecuencias son
identificadas, puede determinarse la longitud del tubo. En el trabajo
del NIST, la luz se transmite a través de ambos espejos sólo cuando la
frecuencia de la luz se iguala a una frecuencia armónica. Esta
frecuencia puede usarse entonces para determinar la distancia entre los
espejos.
Si bien este enfoque se ha usado previamente para medir distancias
cortas (del orden de 1 micrómetro), el nuevo trabajo multiplica por
25.000 el valor anterior, al demostrarse su eficiencia en un rango de 25
milímetros (el diseño debería ser eficaz hasta un rango de 50 mm).
Además, el método descrito en el informe del NIST excita dos armónicos
del sistema óptico, en lugar de uno, una redundancia que aumenta el
rango a la vez que logra una exactitud del orden del picómetro.
Información adicional en:
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