View
215
Download
1
Category
Preview:
DESCRIPTION
Habla sobre los detectores que contienen algunos aparatos usados en laboratorio
Citation preview
UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS
FACULTAD DE MEDICINA HUMANA Y CIENCIAS DE LA SALUD
ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE FARMACIA Y BIOQUÍMICA
TEMA : DETECTORES DE INFRARROJOS
DOCENTE :
Ing. Cati Sanca Cusi.
PRESENTADO POR:
Melissa Oblitas Ccahuata.
ASIGNATURA : Análisis Instrumental
AREQUIPA _ 2015
DETECTORES DE INFRARROJO
Los detectores de infrarrojo son de tres tipos generales:
(1) detectores térmicos
(2) detectores piroeléctricos (detectores térmicos muy especializados)
(3) detectores fotoconductores.
Los dos primeros se encuentran por lo común en los fotómetros y en los
espectrofotómetros dispersivos. Los detectores fotoconductores, en los
instrumentos multiplex de transformada de Fourier.
1. DETECTORES TÉRMICOS.
Los detectores térmicos, cuya respuesta depende del efecto calorífico de la
radiación, se emplean para la detección de todas las longitudes de onda
del infrarrojo, excepto para las más cortas. Con estos dispositivos se mide
el incremento de temperatura que resulta cuando un pequeño cuerpo negro
absorbe la radiación.
La potencia radiante del haz de un espectrofotómetro de infrarrojo es muy
baja (10-7 a 10-9 W), por lo que la capacidad calorífica del elemento
absorbente debe ser lo más pequeña posible para producir un cambio de
temperatura detectable. Se hace todo lo posible para reducir al mínimo el
tamaño y el espesor del elemento absorbente y concentrar todo el haz
infrarrojo en su superficie. Bajo las mejores circunstancias, los cambios de
temperatura se limitan a unas pocas milésimas de grado kelvin.
El problema de la medida de radiación en el infrarrojo por medios térmicos
se complica por el ruido térmico del medio circundante. Por este motivo, los
detectores térmicos se mantienen al vacío y se protegen cuidadosamente
de la radiación térmica emitida por otros objetos cercanos.
1.1. Termopares.
En su forma más simple, un termopar consta de un par de uniones que se
forman soldando los extremos de dos piezas de un metal como el
bismuto, a otro metal distinto como el antimonio. Entre las dos uniones se
genera un potencial que varía en función de su diferencia de temperatura.
La unión del detector sobre la que incide la radiación del infrarrojo se
realiza con alambres muy finos o por evaporación de los metales sobre un
soporte no conductor. En cualquier caso, la unión normalmente se
ennegrece (para mejorar su capacidad de absorber calor), y se sella en
una cámara de vacío con una ventana transparente a la radiación del
infrarrojo.
La unión de referencia, que normalmente se aloja en la misma cámara
que la unión activa, se diseña para que posea una capacidad calorífica
relativamente grande y se protege cuidadosamente de la radiación
incidente. Debido a que la señal del analito se hace intermitente, sólo es
importante la diferencia de temperatura entre las dos uniones; en
consecuencia, la unión de referencia no tiene por qué mantenerse a
temperatura constante. Para aumentarla sensibilidad se pueden conectar
varios termopares en serie para originar lo que se llama una termopila.
Un detector termopar bien diseñado, es capaz de responder a diferencias
de temperatura de 10-6 K.
1.2. Bolómetros.
Un bolómetro es un tipo de termómetro de resistencia construido con
láminas de metales como platino o níquel, o con un semiconductor; en
este último caso se denomina termistor. Estos materiales presentan un
cambio de resistencia relativamente grande con la temperatura. El
elemento sensible es pequeño y está ennegrecido para absorber el calor
radiante. Los bolómetros no se utilizan tanto como otros detectores de
radiación en el infrarrojo para la región del infrarrojo medio. Sin embargo,
un bolómetro de germanio, que trabaja a 1,5 K, es un detector ideal para
la radiación comprendida en el intervalo de 5 a 400 cm-1 (de 2.000 a 25
m).
2. DETECTORES PIROELÉCTRICOS
Los detectores piroélectricos se construyen con láminas cristalinas de
materiales piroeléctricos, que son aislantes (materiales dieléctricos) con
unas propiedades térmicas y eléctricas especiales. En la construcción de
detectores de radiación en el infrarrojo el material piroeléctrico más
utilizado es el sulfato de triglicina (NH2CH2COOH)3. H2S04 (normalmente
deuterado o con una fracción de glicina sustituida por alanina)
Cuando se aplica un campo eléctrico a través de un material dieléctrico,
tiene lugar la polarización eléctrica, cuya magnitud es función de la
constante dieléctrica del material. Para la mayoría de los dieléctricos, esta
polarización inducida decae a cero cuando se elimina el campo externo.
Por el contrario, las sustancias piroeléctricas, mantienen una fuerte
polarización dependiente de la temperatura después de eliminar el campo.
De este modo, al colocar el cristal piroeléctrico entre dos electrodos, uno de
los cuales es transparente a la radiación en el infrarrojo, se produce un
condensador que depende de la temperatura. Al incidir la radiación en el
infrarrojo cambia la temperatura y se altera la distribución de carga a través
del cristal, lo que se puede detectar como una corriente en un circuito
eléctrico externo conectado a las dos caras del condensador. La magnitud
de esta corriente es proporcional al área de la superficie del cristal y a la
velocidad de cambio de polarización con la temperatura.
Los cristales piroeléctricos pierden su polarización residual cuando se
calientan a una temperatura denominada el punto de Curie. Para el sulfato
de triglicina el punto de Curie es 47°C.
Los detectores piroeléctricos tienen unos tiempos de respuesta lo
suficientemente rápidos como para poder seguir las variaciones de la
señal en el dominio del tiempo de un interferómetro. Por este motivo, la
mayoría de los espectrofotómetros de infrarrojo de transformada de Fourier
emplean este tipo de detector.
3. DETECTORES FOTOCONDUCTORES
Los detectores fotoconductores constan de una delgada película de un
material semiconductor como sulfuro de plomo, telururo de
cadmio/mercurio o antimoniuro de indio, depositada sobre una superficie de
vidrio no conductora y sellada en una cámara al vacío para proteger al
semiconductor de la atmósfera.
En estos materiales, la absorción de radiación impulsa electrones de
valencia no conductores a estados conductores de mayor energía,
disminuyendo así la resistencia eléctrica del semiconductor.
Por lo común, un fotoconductor se coloca en serie con una fuente de
potencial y una resistencia de carga y la caída de potencial a través de la
resistencia de carga sirve como medida de la potencia del haz de radiación.
Los fotoconductores de sulfuro de plomo son los transductores más
utilizados para la región espectral del infrarrojo cercano de 10.000 a 333
cm-1 (de 1 a 3 m).
Pueden funcionar a temperatura ambiente. Los detectores fotoconductores
de telururo de cadmio/mercurio se utilizan para la radiación del infrarrojo
medio y lejano. Estos detectores se deben de enfriar con nitrógeno líquido
(77K) para minimizar el ruido térmico. Las longitudes de onda de corte y
otras muchas propiedades de estos detectores dependen de la relación
telururo de mercurio/ telururo de cadmio, la cual se puede modificar
continuamente.
El detector de telururo de cadmio/mercurio, que ofrece unas características
de respuesta superiores a las de los detectores piroeléctricos discutidos en
el apartado previo, encuentra también una gran aplicación en los
espectrómetros de transformada de Fourier, en particular aquellos que se
acoplan a equipos de cromatografía de gases.
BIBLIOGRAFÍA
1. Skoog D.,Leary J.Analisis Instrumental. 4ta ed.McGraw-Hill.
Interamericana de España.S.A. Madrid 1994.
Recommended