Componentes de un espectrómetro cercano al infrarrojo

Escrito por michael judge | Traducido por mayra cabrera
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Componentes de un espectrómetro cercano al infrarrojo
Un bulbo de halógeno puede server como una fuente de luz NIR. (Hemera Technologies/PhotoObjects.net/Getty Images)

Aunque la espectroscopía cercana al infrarrojo (NIR) es un sofisticado método de análisis químico, la anatomía de un espectrómetro NIR es bastante sencilla. La espectroscopia NIR funciona en un proceso muy similar a la técnica más tradicional de infrarrojos (IR), mediante la detección de la medida en que las longitudes de onda específicas de la luz se absorben después de pasar a través de una muestra. Los componentes de un típico espectrómetro de dispersión NIR son muy similares a los de un instrumento IR y consisten principalmente de una fuente de luz, un elemento de dispersión y un detector.

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Fuente

La región cercana al infrarrojo se define como las longitudes de onda entre 780 y 2500 nm (nanómetros), por lo que un espectrómetro de NIR debe incluir una fuente de luz que emite en esa región. Puesto que la región NIR es inmediatamente adyacente a la porción visible del espectro de luz, tales fuentes son fáciles de encontrar ya que las bombillas que emiten luz visible por lo general también emiten longitudes de onda NIR. Las fuentes de luz más comunes de NIR son las lámparas halógenas incandescentes, a pesar de que a veces se utilizan las bombillas incandescentes y las fuentes LED se están haciendo muy populares.

Óptica

En un instrumento de dispersión, la luz procedente de la fuente es dispersada en un espectro, de la manera que un prisma dispersa la luz en un arco iris. Los elementos comunes de dispersión incluyen redes de difracción, filtros de interferencia y prismas de cuarzo. Estos elementos de dispersión generalmente giran para ajustar físicamente la parte del espectro NIR dispersado que brilla a través de la muestra. Una serie de espejos internos en el instrumento funcionan para transferir la luz dispersada desde la fuente al elemento de dispersión, después a través de la muestra y al detector.

Detector

El detector es crucial para el funcionamiento de un instrumento NIR, ya que debe detectar longitudes de onda que han sido absorbidas por una muestra y en qué medida. Debe responder rápidamente a la luz de entrada para permitir que el espectro NIR sea escaneado a través de una cantidad de tiempo razonable y también debe producir poco "ruido" electrónico con el fin de maximizar la sensibilidad. Los detectores de NIR son típicamente semiconductores fotosensibles que producen una señal de tensión proporcional a la intensidad de la luz que reciben. Comúnmente se utilizan materiales de detectores como el sulfuro de plomo y el arseniuro de galio indio.

Otro hardware

Además de los componentes presentados anteriormente, un instrumento NIR también necesita algún tipo de muestra interfaz. Esto puede ser un compartimento sencillo de explotación en el que se coloca una célula de cuarzo que contiene la muestra. Sin embargo, se utiliza a menudo el hardware más sofisticado, incluyendo los cables de fibra óptica unidos a sondas que permiten que el instrumento analice muestras remotas o muestras demasiado grandes para caber en un compartimiento estándar. Además, el espectrómetro incluye un compartimento adecuado para contener todos los componentes y evitar que la luz externa no penetre en las vías ópticas.

Computación y software

Cada instrumento moderno NIR incorporará algún tipo de equipo de adquisición de datos, análisis y visualización. Esto es por lo general una PC autónoma y un monitor conectado al NIR y cargado con software específico para el instrumento en particular. El uso de una computadora para analizar los datos de espectroscopía cercana al infrarrojo es particularmente importante ya que los resultados del análisis NIR no son tan sencillos de interpretar como los infrarrojos convencionales. Los espectros NIR tienden a ser una compleja combinación de picos de absorción que a menudo se interpretan utilizando algoritmos avanzados, como el análisis de los componentes principales.

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