Use of laser induced breakdown spectroscopy to investigate the chemical composition of glass surfaces after optics manufacturing

Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) is an experimental technique for elemental analysis based on the atomic emission of a plasma generated by a high-energy laser pulse. The aim of this work is to use the aforementioned technique to investigate the presence of impurities resulting from the grinding and polishing process in samples of optical glass. These impurities may originate from minerals dissolved in the water used or from chemical species in the polishing agent. Specifically, the study examines whether the diffusion process is the main cause of this phenomenon, with a focus on the temporal dependence of contaminants concentration. The introductory chapters provide an overview of the experimental techniques used, the theory underlying glass polishing, and the selection of variables under investigation. Theoretical predictions based on Fick's diffusion theory are also presented. The final section is dedicated to the presentation and analysis of the measurements taken, along with an exploration of potential reasons why these measurements may not align with the proposed hypotheses. Additionally, the study investigates whether the use of distilled water throughout various stages of the process could influence the purity of the final glass product.

Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) è una tecnica sperimentale di analisi elementale basata sull'emissione atomica di un plasma generato da un impulso laser ad alta energia. L'obiettivo di questo lavoro è utilizzare la tecnica sopracitata per indagare sulla presenza di impurità dovute al processo di smerigliatura e lucidatura in campioni di vetro ottico, provenienti sia dai minerali disciolti nell'acqua utilizzata sia dalle specie chimiche facenti parte dell'agente lucidante. In particolare, verificando se il processo di diffusione sia la principale causa di questo fenomeno, prestando attenzione alla dipendenza temporale della concentrazione dei contaminanti. Nei primi capitoli è presente un'introduzione sulle tecniche sperimentali utilizzate, sulla teoria alla base della rifinitura del vetro e sulla scelta delle variabili investigate. Sono anche presenti predizioni teoriche dei possibili risultati, basate sulla teoria della diffusione di Fick. La parte finale è invece dedicata alla presentazione e all'analisi delle misurazioni effettuate, e alle possibili cause del perché queste non rispecchiano le ipotesi proposte. In aggiunta, viene verificato se l'utilizzo di acqua distillata durante tutte le diverse fasi del processo può avere un'influenza sulla purezza del vetro finale.