Curso de Calibración de Espectrofotómetros Ultravioleta ... · PDF fileUNIDAD 5 Informe de los resultados de calibración. Lección 1 Contenido del certificado de calibración del

Curso de Calibración de Espectrofotómetros UV-Vis

Curso de Calibración de Espectrofotómetros Ultravioleta-Visible

• Guillermo Valencia Luna

Laboratorio de Propiedades Ópticas de los MaterialesDirección de Óptica y RadiometríaDirección General de Metrología FísicaCentro Nacional de Metrologíakm 4.5 carretera a los Cués.El Marqués, Querétaro.(442) 2-11-05-00


P R O P O S I T O

Este curso permite al CENAM transferir el conocimientorelacionado con la calibración de espectrofotómetros UV-Vis atodo aquel usuario que requiere de evaluar el funcionamientode su instrumento y determinar la incertidumbre de medida.


I M P O R T A N C I A

La falta de normas y guías referentes a la calibración de espectrofotómetrosUV-Vis, origina que los usuarios de estos instrumentos acepten servicios depruebas diversas, que algunas veces no son suficientes para determinar elfuncionamiento de su instrumento y determinar la incertidumbre de medida.

Los conocimientos y habilidades adquiridas en este curso permitirán a losusuarios de los espectrofotómetros UV-Vis establecer un proceso decalibración y estimar la incertidumbre de la calibración.

También permite aquellos asistentes interesados en esquemas de acreditaciónque puedan generar evidencia y observen la aplicación de la guía ISO 17025 oNMX-EC-17025-IMNC para la calibración del instrumento.


O B J E T I V O

Al finalizar el presente curso el asistente tendrá los conocimientos sobrelos métodos, instrumentos, materiales de referencia; elementosnecesarios, que le permitirán desarrollar las competencias técnicas pararealizar la calibración de un espectrofotómetro UV-Vis y estimar laincertidumbre de la calibración.


C O N T E N I D O

UNIDAD 1 Conceptos básicos de espectrofotometría UV-Vis.

Lección 1 Vocabulario, símbolos, definiciones y breve repaso de la teoría.

UNIDAD 2 El espectrofotómetro UV-Vis.

Lección 1 Partes principales del espectrómetros UV-Vis.Lección 2 Características de los espectrómetros UV-Vis.

UNIDAD 3 Calibración del espectrofotómetro UV-Vis.

Lección 1 Términos básicos de metrología.Lección 2 Variables de influencia en la medición realizada por el instrumento.Lección 3 Materiales de referencia certificados empleados en la calibración.Lección 4 Estimación de la incertidumbre de la calibración.


C O N T E N I D O

UNIDAD 4 Método-Procedimiento de calibración del espectrofotómetro UV-Vis.

Lección 1 Práctica de la calibración de la escala de longitud de onda.Lección 2 Práctica de la calibración de la escala fotométrica.Lección 3 Estimación de la incertidumbre para las calibraciones de las prácticas

de laboratorio.

UNIDAD 5 Informe de los resultados de calibración.

Lección 1 Contenido del certificado de calibración del espectrofotómetro UV-Vis.


UNIDAD 1 Conceptos básicos de espectrofotometría UV-Vis

Introducción Los usuarios de las espectrofotómetros UV‐Vis suelen emplear términos y símbolos promovidos por los fabricantes de los instrumentos que emplean un lenguaje sin correspondencia al Sistema Internacional de Unidades, por lo que se revisará el vocabulario, símbolos, definiciones y la teoría aplicables a las mediciones de la técnica de análisis de Espectrofotometría UV‐Vis con la finalidad de homologar el vocabulario empleado por los analistas de esta técnica de análisis.

Objetivo El asistente conocerá el vocabulario, símbolos y definiciones internacionales.

El asistente repasará la teoría sobre el principio de la medición aplicables a la técnica de análisis.

Visión general Se abordaran conceptos relacionados con la técnica instrumental acorde a normas de la Commission Internationale de L’Eclairage (CIE) y la American Society for Testing Materials (ASTM).

Estructura de la Unidad

Lección 1. Vocabulario, símbolos, definiciones y breve repaso de la teoría.


Unidad 1Conceptos básicos de Espectrofotometría

UV-Vis.


UNIDAD 1 Conceptos básicos de espectrofotometría UV-VisLección 1 Vocabulario, símbolos, definiciones y breve repaso de la teoría.

Métodos Ópticos de Análisis.Son métodos que se basan en la medición de la radiación electromagnética que interacciona con la materia.

9



10

Radiación Electromagnética.Es la propagación de la energía a través del espacio sin el soporte de la materia.

Teoría ondulatoriaEl comportamiento de la radiación se atribuye a su naturaleza ondulatoria.

Teoría cuánticaLa radiación también se comporta comopequeños haces de energía o comopartículas, llamadas fotones.



11

Se define como la distancia en la dirección de propagación de una onda periódica entre dos puntos sucesivos cuya fase es la misma.

Donde la frecuencia es definida como el número de ciclos por segundo. La unidad común es el Hertz.

Longitud de onda []

/ : Velocidad de la luz: Frecuencia

Equivalencias1 m = 1 000 nm = 10 000 Å = 10-4 cm = 10-6 m

1 Å = 0,1 nm = 10-8 cm = 10-10 m 1 nm = 10-7 cm = 10-9 m



12

Frecuencia (Hz)

Longitud de Onda (m)

Luz visible

10-14 10-12 10-10 10-8 10-6 10-4 10-2 10 102 104

1022 1020 1018 1016 1012 1010 108 106 104 102

Rayosgama

Rayos X Rayosultravioleta Rayos

infrarrojo

MicroOndas

Ondas deradio

380 nm a 750 nm

Frecuencia (Hz)

Longitud de Onda (m)

Luz visible

10-14 10-12 10-10 10-8 10-6 10-4 10-2 10 102 104

1022 1020 1018 1016 1012 1010 108 106 104 102

Rayosgama


infrarrojo

MicroOndas

Ondas deradio

380 nm a 750 nmLuz visible

10-14 10-12 10-10 10-8 10-6 10-4 10-2 10 102 104

1022 1020 1018 1016 1012 1010 108 106 104 102

Rayosgama


infrarrojo

MicroOndas

Ondas deradio

10-14 10-12 10-10 10-8 10-6 10-4 10-2 10 102 104

1022 1020 1018 1016 1012 1010 108 106 104 102

Rayosgama


infrarrojo

MicroOndas

Ondas deradio

10-14 10-12 10-10 10-8 10-6 10-4 10-2 10 102 104

1022 1020 1018 1016 1012 1010 108 106 104 102

Rayosgama


infrarrojo

MicroOndas

Ondas deradio

380 nm a 750 nm

Espectro Electromagnético.



13

Interacción de la energía con la materia. Fenómeno

o Transmisióno Absorcióno Reflexióno Refraccióno Dispersióno Difraccióno Polarización

Tipos de materialeso Transparenteso Translucidoso Opacos



14

E = Eelectrónica + Evibracional + Erotacional + Etranslacional

Teoría de absorción



15

Magnitud que relaciona la energía radiante que atraviesa una muestra (I)y la energía radiante que incide sobre ella (Io).

= It / I0

Transmitancia []

Materialtransparente

I0 It

Transmitancia regular (r)

Materialtranslucido

I0 It

Transmitancia difusa (d)



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Absorbancia [A]Es el logaritmo base 10 del inverso de la transmitancia.

A = -log10[I/I0] = -log10[] = log10[1/] = 2-log10[(%)]



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Medida de la energía radiante que es parcialmente proyectada en otras direcciones sin cambio en la frecuencia al incidir sobre una superficie.

Reflectancia [] = Ir / I0

Reflectancia especular (e) Reflectancia difusa (d)



18

Es el cambio de dirección que experimentauna onda al pasar de un medio material a otro.

Índice de Refracción [n]Es el cociente de la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad de la luz en el medio cuyo índice se calcula.

Refracción



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Espectrofotometría UV-Vis-NIREs un método óptico que mide directamente la luz transmitida por las sustancias.

RefractometríaEs un método óptico que mide directamente el índice de refracción de las sustancias.

PolarimetríaEs un método óptico que mide la rotación óptica angular producida sobre un haz de luz polarizada linealmente al pasar por una sustancia ópticamente activa.



20

Aplicaciones de la Espectrofotometría UV-Vis-NIRAnálisis Cualitativo

Análisis Cuantitativo

0II

1logA

lCA

I0 II0 I

60

61

62

63

64

65

66

67

553 553.5 554 554.5 555 555.5 556 556.5 557Longitud de Onda (nm)

Tran

smita

ncia

(%)

60

61

62

63

64

65

66

67

553 553.5 554 554.5 555 555.5 556 556.5 557Longitud de Onda (nm)

Tran

smita

ncia

(%)

0102030405060708090

100

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600Longitud de Onda (nm)

Tran

smita

ncia

(%)



21

Aplicaciones de la Espectrofotometría UV-Vis-NIR

Determinación de estructuras

Estudios cinéticos

Determinación de pesos moleculares

Valoraciones fotométricas

Determinación de fórmulas empíricas

Determinación de constantes de disociación de ácidos y bases


UNIDAD 2 El espectrofotómetro UV-Vis

Introducción Los espectrofotómetros UV‐Vis poseen distintas características originadas por las diversas configuraciones de diseño, las cuales determinan la exactitud e incertidumbre de sus escalas de medición.

Objetivo El asistente conocerá las partes que componen un espectrofotómetro UV‐Vis y sus características.

Visión general Mediante esquemas de diversos diseños de espectrofotómetros UV‐Vis se mostrarán las partes del instrumento y las características instrumentales que se derivan de esto.


Lección 1 Partes principales del espectrofotómetro UV‐Vis.Lección 2 Características de los espectrómetros UV‐Vis.


Unidad 2El Espectrofotómetro UV-Vis.


UNIDAD 2 El espectrofotómetro UV-VisLección 1 Partes principales del espectrómetros UV-Vis.

24

FOTÓMETRO

Es un instrumento provisto de filtros para seleccionar una zona estrecha de longitudes de onda y de una fotocélula o fototubo para medir la intensidad de la radiación.

ESPECTROFOTÓMETRO

Instrumento diseñado para medir la energía radiante o flujo radiante transmitido, absorbido o reflejado por un material en función de la longitud de onda de dicha energía en la región UV-Vis.



25

COLORÍMETRO

Instrumento empleado en el análisis de color.Tipos: Triestímulos (máscaras, filtros), Comparadores visuales y Espectrofotómetros de esfera.



26

Los compartimentos de las cuales esta compuesto un espectrofotómetro son:

1) Compartimento de lámparas (fuente de energía radiante)2) Monocromador3) Compartimento de muestra4) Compartimento de detección (detector asociado a un transductor)

Monocro_mador

Detector

Fuente de Radiación

Compartimento de Muestra



27

Compartimento de Lámparas

Esta provisto de fuentes de radiación que emitan en la región ultravioleta y visible del espectro electromagnético.

Características de fuentes de radiación:

• Deben producir un haz de radiación cuya potencia sea suficiente para facilitar la detección y medida.

• La señal de salida de la fuente de radiación debe ser estable.

Tipos de fuentes:

• Fuentes térmicas• Fuentes de descarga eléctrica



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Lámpara de Tungsteno ( Fuentes térmicas)

Consiste en calentar sólidos hasta la incandescencia. La radiación es debida a la temperatura del sólido y prácticamente independiente de su naturaleza.

La más comúnmente usada es la de filamento de tungsteno, emite en la zona visible e infrarrojo cercano, el alcance de longitud de onda es de 320 nm a 2500 nm.



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Lámpara de Deuterio (Descarga eléctrica)

Se hace pasar una corriente de electrones a través de un gas y las colisiones entre los electrones y las moléculas gaseosas provocan la excitación electrónica, vibracional y rotacional de dichas moléculas. El espectro emitido por gases a presiones altas es continuo.

La más comúnmente usada es la de deuterio. El alcance en el espectro de longitud de onda es de 190 nm a 370 nm.



30

Monocromador

Es usado para aislar una franja estrecha de longitudes de onda del amplio espectro que nos proporciona la fuente de radiación.

Componentes principales:

• Elementos de dispersión. Pueden ser:• a)rejillas de difracción b)prismas c)filtros.• Óptica para la formación de la imagen.• Formado por lentes para colimar el haz• y espejos para direccionar el haz a las• rejillas y rendijas de salida.• Rendijas de entrada y salida.• Caja negra.



31

Monocromador

Filtros de pasa banda:

Se basan en la absorción selectiva de las longitudes de onda. Como son los filtros de corte y filtros de banda

Filtros de interferencia:

Se basan en el fenómeno de interferencia óptica para producir bandas relativamente estrechas de radiación.

Respuesta Espectral de Filtro V(

0102030405060708090

100

184 496 808 1120 1432 1744 2056 2368 2680 2992

Longitud de Onda (nm)

Tran

smita

ncia

(%T)

Respuesta Espectral de Filtro de Interferencia

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

200

226

252

278

304

329

355

381

407

433

459

485

511

537

563

588

614

640

666

692

718

744

770

796

822

847

873

899


Tran

smita

ncia

(T)



32

Monocromador

Elementos Dispersores

Prismas:

Se construyen de diferentes materiales de acuerdo a la longitud de onda en la que serán utilizados.Son utilizados para la dispersión de radiación ultravioleta, visible e infrarroja.

Rejillas:

• Rejillas de transmisión• Rejillas de reflexión



33

RendijaLa rendija de entrada delimita la porción de luz que será analizada y la rendija de salida define la región de longitudes de onda que será analizada, y en conjunto determinan el ancho de banda espectral



34

Compartimento de muestras

Es el lugar donde se coloca la muestra.



35

Celdas

Son los recipientes en los que se van a contenermateriales líquidos.

Características

• Construidas de un material que permitael paso de la radiación de la regiónespectral de interés.

• Las ventanas perfectamente perpendicularesa la dirección del haz planas para evitarperdidas por reflección refracción, y estarpulidas para evitar dispersión del haz de luz .



36

Identificación Alcance en del material longitud de ondaUV 170 nm a 2700 nmOG 334 nm a 2500 nmNIR 220 nm a 3800 nmPS 340 nm a 750 nm

UV

Celdas de 10 mm de longitud del camino ópticovolumen 3,5 ml

OG NIRUV

Celdas de 20 mm y 50 mm de longitud de camino volumen 7,0 ml y 17,5 ml

OGOG

UVUV



37

Monturas

Las portaceldas son monturas que nos sirven para sujetar la celda en la que se encuentra contenida la muestra a medir.

Otros monturas son aquellas que nos permiten sujetar muestras sólidas translúcidas como son: películas, vidrios, plásticos, etc.



38

Compartimento de Detectores

Esta constituido: Por un detector, un amplificador y un dispositivo de lectura. Sirve para detectar y medir la radiación que es transmitida por el área de muestra.

Características de detectores

• Sensibilidad• Linealidad de la respuesta con la intensidad de la radiación• Tiempo de respuesta• Influencia de la longitud de onda en la respuesta• Capacidad de amplificación de la señal de salida• Estabilidad.



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Sistema de detección

Tipos de detectores

Detectores de fotones

• Celdas fotovoltaicas(350 nm a 750 nm)

• Fototubos(180 nm a 1000 nm)

• Tubos fotomultiplicadores(180 nm a 850 nm)

•Fotodiodos de silicio(250 nm a 1100 nm)• Semiconductores(800 nm a 3200 nm)

• Sulfuro de Plomo(PbS)(800 nm a 3500 nm)

Detectores térmicos

Longitud de onda (nm)

Longitud de onda (m)


UNIDAD 2 El espectrofotómetro UV-VisLección 2 Características de los espectrómetros UV-Vis.

40

• Diseño óptico• Un solo haz• Doble haz

• Región de trabajo• Visible• UV-Vis• UV-Vis-NIR

• Forma de Operarlos• Manuales• Automatizados

Clasificación de los espectrofotómetros



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Rendija de salida

Filtro

FototuboObturador

Lámpara LenteRendija de entrada

ObjetivoRed de superficie de aluminio

Leva de longitudes de onda

Prisma

Lámparas Detector

Espejo colimador

Lente condensadora

Cubeta de la muestra o la referencia

Espejo de entrada

Rendijas

Espejo de la lámpara de wolframio

Espejo de la lámpara de hidrógeno



42

Sistema de dispersión


Compartimiento de Muestra


Espectrofotómetro de arreglo de diodos



43

Espectrofotómetro de LED


monocromática

Compartimiento de Muestra




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Proceso de medición

Haz simple

• Ajustar el medidor cuando no llega radiación al

detector.• Ajustar el medidor

cuando llega radiación sin muestra.• Medir Muestra.

La potencia de la fuente y la sensibilidad del detector deben permanecer constantes durantetodo el proceso.

Doble haz•Un haz pasa a través dela muestra al mismotiempo que otro haz pasaa través de un blanco quenos da la señal dereferencia.• Ajustar el medidorcuando llega radiación aldetector sin muestra niblanco en ambasportaceldas• Introducir Referenciay muestra en portaceldas

respectivas y realizarmedición.



45

Espectrofotómetro UV-Vis - Especificaciones técnicas. Alcance operacional Ancho de banda espectral Resolución Exactitud Reproducibilidad Repetibilidad Luz extraviada Ruido Estabilidad



46

Ejemplo de Especificaciones Técnicas Espectrofotómetro UV-Vis.



47

Ejemplo de Especificaciones Técnicas Espectrofotómetro UV-Vis.



48

Ejemplo de Especificaciones Técnicas Espectrofotómetro


UNIDAD 3 Calibración del espectrofotómetro UV-Vis

Introducción El termino “calibración” suele ser usado para hacer referencia al “ajuste” del espectrofotómetro UV‐Vis. Ésta “calibración” no determina los errores e incertidumbre de medición del instrumento, ya que para calibrar se requieren patrones de referencia certificados.

Objetivo El asistente conocerá el proceso de calibración de un espectrofotómetros UV‐Vis considerando las variables de influencia en la medición, los materiales de referencia certificados recomendados y la estimación de la incertidumbre en la calibración.

Visión general Mediante representaciones gráficas se mostrará la influencia en la medición que tienen las características de los espectrofotómetros UV‐Vis, así como los materiales de referencia certificados para evaluarlas y sus propiedades. También, se abordara el tratamiento para representar la incertidumbre de medida de estas características.


Lección 1 Términos básicos de metrología.Lección 2 Variables de influencia en la medición realizada por el instrumento.Lección 3 Materiales de referencia certificados empleados como patrones de

referencia en la calibración.Lección 4 Estimación de la incertidumbre de la calibración.


Unidad 3Calibración del Espectrofotómetro UV-Vis.


UNIDAD 3 Calibración del Espectrofotómetro UV-VisLección 1 Términos básicos de metrología.

51

CalibraciónConjunto de operaciones que establecen, bajocondiciones específicas, la relación entre losvalores de una magnitud indicados por uninstrumento o sistema de medición, o los valoresrepresentados por una medida materializada omaterial de referencia y los valorescorrespondientes de la magnitud, realizados porlos patrones.



52

CalibraciónOperación que bajo condiciones especificadasestablece, en una primera etapa, una relaciónentre los valores y sus incertidumbres de medidaasociadas obtenidas a partir de los patrones demedida, y las correspondientes indicaciones consus incertidumbres asociadas y, en una segundaetapa, utiliza esta información para establecer unarelación que permita obtener un resultado demedida a partir de una indicación.



53

AjusteOperación de llevar un instrumento de medición aun estado de funcionamiento adecuado para suuso.

Ajuste de un sistema de medidaConjunto de operaciones realizadas sobre unsistema de medida para que proporcioneindicaciones prescritas, correspondientes a valoresdados de la magnitud a medir.


MediciónProceso que consiste en obtenerexperimentalmente uno o varios valoresque puedan atribuirse razonablemente auna magnitud.

54




55

MagnitudPropiedad de un fenómeno, de un cuerpo ode una sustancia que se puede expresarmediante un número y una referencia.



56

MensurandoMagnitud que se desea medir.NOTA. En la segunda edición del VIM y en la IEC60050-300:2001, el mensurando esta definidocomo “magnitud sujeta a medición”. Este es el objeto, substancia o fenómeno sobre el que

se determina una característica o magnitud específica. Ejemplo:

La temperatura de una muestra determinada de agua en el punto de ebullición.



57

Valor medidoValor de una magnitud que representa unresultado de medida.

IndicaciónValor proporcionado por un instrumento osistema de medida.



58

Exactitud de medidaProximidad entre un valor medido y un valorverdadero de un mensurando.

Precisión de medidaProximidad entre las indicaciones o losvalores medidos obtenidos en medicionesrepetidas de un mismo objeto o de objetossimilares, bajo condiciones especificadas.



59

Incertidumbre de medidaParámetro no-negativo que caracteriza ladispersión de los valores atribuidos a unmensurando, a partir de la información que seutiliza.

Incertidumbre de mediciónParámetro, asociado al resultado de una medición,que caracteriza la dispersión de los valores quepodrían ser razonablemente atribuidos almensurando.



60

Error aleatorio de medidaComponente del error de medida que, en mediciones repetidas, varía de manera impredecible.

Error de medidaErrorDiferencia entre un valor medido de una magnitud y un valor de referencia

Error sistemático de medidaComponente del error de medida que, en mediciones repetidas, permanece constante o varía de manera predecible.



61

Aptitud de un instrumento de medición para proporcionar indicaciones próximas ...

Repetibilidad(de un instrumento de medición)

Repetibilidad(de resultados de mediciones)Proximidad de concordancia entre los resultados de mediciones sucesivas del mismo mensurando realizadas bajo las mismas condiciones de medición.



62

Precisión de medida bajo un conjunto de condiciones de reproducibilidad

Reproducibilidad de medida

diferente método

diferente observador

diferente instrumento

periodos largos

diferentes condiciones

diferente lugar

REPRODUCIBILIDAD

Condiciones de reproducibilidad

VERSIÓN VIM 2008



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Corrección (C)Compensación de un efecto sistemático estimado. CYY medcorr

Factor de corrección (FC)Factor numérico por el cual se multiplica el resultado no corregido de una medición para compensar el error sistemático.

medcorr YFCY

Resultado de medidaConjunto de valores de una magnitud atribuidos a un mensurando, acompañados de cualquier otra información relevante disponible.



64

Principio de medidaFenómeno que sirve como base de una medición

Método de medidaDescripción genérica de la secuencia lógica de operaciones utilizadas en una medición.

Procedimiento de medidaDescripción detallada de una mediciónconforme a uno o más principios de mediday a un método de medida dado, basado enun modelo de medida y que incluye loscálculos necesarios para obtener unresultado de medida.



65

Conjunto de uno o más instrumentos de medida y, frecuentemente, otros dispositivos, incluyendo reactivos e insumos varios, ensamblados y adaptados para proporcionar valores medidos dentro de intervalos especificados, para magnitudes de naturalezas dadas.

Sistema de medida



66

Patrón de medidaRealización de la definición de una magnitud dada, con un valordeterminado y una incertidumbre de medida asociada, tomada como referencia

Material de referenciaMaterial suficientemente homogéneo y estable con respecto a propiedades especificadas, establecido como apto para su uso previsto en una medición o en un examen de propiedades cualitativas



67

Material de referencia certificadoMaterial de referencia acompañado por la documentación emitida por un organismo autorizado, que proporciona uno o varios valores de propiedades especificadas, con incertidumbres y trazabilidades asociadas, empleando procedimientos válidos.



68

Trazabilidad MetrológicaPropiedad de un resultado de medida por la cual el resultado puede relacionarse con una referencia mediante una cadena ininterrumpida y documentada de calibraciones, cada una de las cuales contribuye a la incertidumbre de medida

NOTA: ¡NO es el INSTRUMENTO el que tiene trazabilidad,

SINO el resultado de la MEDICIÓN que se realiza con él!



69



70

IncertidumbreBIPM

PATRÓN DE REFERENCIA

PATRÓN DE TRABAJO

LABORATORIOSECUNDARIO

ORGANIZACIÓN

CENAM

PATRÓN DE TRABAJO

PATRÓN NACIONAL

PATRÓN DE TRANSFERENCIA

INSTRUMENTO DE MEDICIÓN

PATRÓN DE TRABAJO

ComparacionesPATRONES

NACIONALESDE OTROSPAÍSES

PATRÓN DE REFERENCIA


UNIDAD 3 Calibración del espectrofotómetro UV-VisLección 2 Variables de influencia en la medición realizada por el instrumento.

71

PruebaUna operación técnica que consiste en la determinación de una o más características de un material o instrumento.

ParámetroCondición susceptible de ser modificado y cuantificado.



72

Parámetros Instrumentales Alcance Fotométrico Alcance de Longitud de Onda Ancho de banda espectral Intervalo de Datos Velocidad de Barrido Tiempo Promedio de Señal



73

ALCANCE FOTOMÉTRICO

MAGNITUDSÍMBOLO ALCANCEAbsorbancia 0 - 3 Transmitancia 0% - 100%Reflectancia 0% - 100%



74

Alcance de Longitud de Onda ()175 nm a 3300 nm320 nm a 1100 nm190 nm a 1100 nm



75

ANCHO DE BANDA ESPECTRAL (ABE)Característica de la longitud efectiva de una curva de distribución de intensidad espectral (diferentes longitudes de onda).



76

Ancho de Banda Espectral (ABE)


Inte

nsid

ad re

lativ

a (%

)


Inte

nsid

ad re

lativ

a (%

)


Inte

nsid

ad re

lativ

a (%

)


Inte

nsid

ad re

lativ

a (%

)


Inte

nsid

ad re

lativ

a (%

)


Inte

nsid

ad re

lativ

a (%

)


Inte

nsid

ad re

lativ

a (%

)


Inte

nsid

ad re

lativ

a (%

)


Inte

nsid

ad re

lativ

a (%

)


Inte

nsid

ad re

lativ

a (%

)


Inte

nsid

ad re

lativ

a (%

)


Inte

nsid

ad re

lativ

a (%

)



77

0102030405060708090

100

315 365 415 465 515Longitud de Onda (nm)

Tran

smita

ncia

(%)

0,5 1,0 4 8 10 20ABE (nm)

Efecto del Ancho de Banda Espectral (ABE) en los espectros de transmitancia de materiales.



78

0102030405060708090

100

400 420 440 460 480 500Longitud de Onda (nm)

Tran

smita

ncia

(%)

0,5 1,0 48 10 20

ABE (nm)




79

0102030405060708090

100

420 440 460 480 500 520 540Longitud de Onda (nm)

Tran

smita

ncia

(%)

0,5 1,0 4 8 10 20ABE (nm)




80

INTERVALO DE DATOSEste parámetro determina el tamaño de

los pasos entre cada Longitud de Onda cuando se realiza un barrido espectral. En intervalos más pequeños tendremos

más detalles.



81

Efecto del Intervalo de Datos (ID) en los espectros de transmitancia de materiales.

0102030405060708090

100


Tran

smita

ncia

(%)

0,05 0,50 1,00 2,00 5,00ID (nm)

20

30

40

50

60

70

80

90

100

355 360 365 370Longitud de Onda (nm)

Tran

smita

ncia

(%)

0,05 0,50 1,00 2,00 5,00

ID (nm)

0102030405060708090

100


Tran

smita

ncia

(%)

0,05 0,50 1,00 2,00 5,00ID (nm)

20

30

40

50

60

70

80

90

100


Tran

smita

ncia

(%)

0,05 0,50 1,00 2,00 5,00

ID (nm)



82

0102030405060708090

100


Tran

smita

ncia

(%)

0,05 0,50 1,00 2,00 5,00ID (nm)

10

12

14

16

18

20

22

24


Tran

smita

ncia

(%)

0,05 0,50 1,00 2,00 5,00

ID (nm)

Efecto del Intervalo de Datos (ID) en los espectros de transmitancia de materiales.



83

VELOCIDAD DE BARRIDOEste parámetro indica que tan rápido es

barrido el alcance de longitud de onda seleccionado.

velocidad distancia / tiempovelocidad barrido = nm/min

NOTA: Se obtienen mejores resultado a velocidades de

barrido bajas. Velocidades de barrido altas producen errores

mayores.



84

Efecto de la Velocidad de Barrido (VB) en los espectros de transmitancia de materiales.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245Longitud de onda (nm)

M áximo de absorción

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245


M áximo de absorción



85

Pruebas Estabilidad Fotométrica Ruido Fotométrico Luz Extraviada Linealidad Línea Base



86

Estabilidad FotométricaEs la variación que presenta una lectura realizada por el instrumento para sus escalas de transmitancia y absorbancia en un intervalo de tiempo determinado. Consiste en medir a una longitud de onda dada y a un nivel

de transmitancia dado la variación máxima de transmitancia, siendo ésta la diferencia entre el pico máximo y pico mínimo medido en un periodo de tiempo, se recomienda este sea al menos el tiempo que toma en volver a ajustarse la línea base.

La estabilidad fotométrica incrementa el error en la medición y determina la precisión de la medición del instrumento.



87

Estabilidad Fotométrica

Max

Min

99.8

99.85

99.9

99.95

100

100.05

100.1

100.15

100.2

0 5 10 15 20

Tran

smita

ncia

(%)

Tiempo (min)

EF = Max ‐ Min



88

Ruido FotométricoEs la variación presente en una lectura, de transmitancia o absorbancia, en un intervalo de tiempo corto. Esta prueba, consiste en medir a una longitud de onda

dada y a un nivel de transmitancia dado la variación máxima de transmitancia, siendo ésta la diferencia entre el pico máximo y pico mínimo medido en un periodo de tiempo corto.

El ruido fotométrico incrementa el error en la medición, además de determinar la precisión de la medición y los límites de detección del instrumento



89

Ruido Fotométrico

Mín

Max

99.8

99.85

99.9

99.95

100

100.05

100.1

100.15

100.2

0 5 10 15 20

Tran

smita

ncia

(%)

Tiempo (s)

RF = Max ‐ Min



90

99.9499.9599.9699.9799.9899.99

100100.01100.02100.03100.04100.05

0 2 4 6 8 10 12

Tiempo (minutos)

Tran

msi

tanc

ia (%

)

EstabilidadRuido



91

Luz extraviadaEsta prueba determina radiación no deseada que recorre el camino óptico del haz de luz que sale del monocromador, que atraviesa a la muestra y que llega al detector. Puede ser evaluada con un filtro opaco o con filtros

ópticos de corte para los cuales su transmitancia es nula o baja a longitudes de onda específicas.

Puede producirse por el polvo, por reflexiones, o bien por defectos en el sistema óptico tales como ralladuras o roturas.



92

0

20

40

60

80

100


Tran

smita

ncia

(%)

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10


Tran

smita

ncia

(%)

0

20

40

60

80

100


Tran

smita

ncia

(%)

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10


Tran

smita

ncia

(%)

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10


Tran

smita

ncia

(%)

0.0006 %

400

Luz extraviada



93

Filtros de selenio (%)

Longitud de onda (nm) 1 filtro 2 filtros 400 0,0007 0,0008500 0,0008 0,0008

Filtros de Cobalto (%)

Longitud de onda (nm) 3 filtros 4 filtros 600 0,0004 0,0006



94

Linealidad FotométricaSe dice que el detector es lineal cuando la señal detectada es directamente proporcional al flujo de radiación incidente. La no linealidad fotométrica produce resultados

incorrectos

0102030405060708090

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Transmitancia Referencia (%)

Tran

smita

ncia

Med

ida

(%)



95

Línea base planaDetermina las variaciones del valor fotométrico a lo largo de toda la distribución espectral o en el intervalo espectral deseado con el compartimento de muestras vacío.



96

Confirmación del Ancho de Banda EspectralDetermina el intervalo de longitudes de onda, en nanómetros, que pasan (cruzan) por la rendija de salida del monocromador del instrumento a una longitud de onda nominal dada para un ancho de banda espectral seleccionado. El ABE está determinado por el ancho físico de la

rendija de entrada y de salida del monocromador y la dispersión producida por el elemento dispersante (rejilla de difracción).



97

Confirmación del ABE

1Min 2Min

MAX

2Media1Media

21

ABE = 2 - 1

Tran

smita

ncia

(%)




98

Ancho de Banda Ancho de Banda Diferenciaseleccionado determinado

(nm) (nm)

0,1 0,130 0,0300,5 0,563 0,0631,0 1,167 0,1672,0 2,210 0,2103,0 3,370 0,370


UNIDAD 3 Calibración del espectrofotómetro UV-VisLección 3 Materiales de referencia certificados empleados en la calibración.

99

• ¿Que son los Material de Referencia?

• ¿Para qué sirven los materiales de referencia?

• ¿Cuál es la diferencia entre un MR y un MRC?

• ¿Cómo se usa un MRC y como se usa un MR?

• ¿Cuáles son los requisitos para un productor de Material de Referencia (MR) y un Material de Referencia Certificado (MRC)?

• ¿Cuál es la normativa vigente?



100

Material de Referencia (MR)

“Material o sustancia para el cual el valor de una o de varias de sus propiedades es lo suficientemente homogéneo y bien establecido como para ser usado en la calibración de un instrumento, en la evaluación de un método de medición o para la asignación de valores a los materiales”

[2.1 NMX-CH-160-IMNC-2006]



101

Material de Referencia Certificado (MRC)

“Material de referencia, acompañado de un certificado, para el cual el valor de una (o de varias) de sus propiedades se ha certificado por medio de un procedimiento que establece su trazabilidad a una realización exacta de la unidad en que se expresan los valores de la propiedad y en el que cada valor certificado se acompaña de una incertidumbre con un nivel de confianza declarado”

[2.2 NMX-CH-160-IMNC-2006)]



102

¿Para que sirven los MRC?

• Un MRC es un eslabón (de la cadena de trazabilidad) que entrelaza los resultados de una medición sobre una muestra real con las mediciones realizadas en un laboratorio de mayor jerarquía metrológica (de menor incertidumbre y trazable al SI).• A través de los MRC se establece una comparabilidad o equivalencia de las mediciones hechas en un laboratorio con la mediciones realizadas en cualquier otro laboratorio del mundo• Por medio de los MRC, las mediciones de campo se convierten en altamente confiables y mucho menos costosas.• En la actualidad, los MRC son el mecanismo más práctico para establecer la trazabilidad y asegurar la calidad de las mediciones en diversas magnitudes.



103

Normas sobre materiales de referencia:

• NMX-CH-160-IMNC-2006 (ISO Guide 30) “Materiales de Referencia-términos y definiciones”• NMX-CH-161-IMNC-2006 (ISO Guide 31) “Materiales de Referencia-contenido de certificados y etiquetas”• NMX-CH-162-IMNC-2006 (ISO Guide 32) “Materiales de referencia-calibración en química analítica y el uso de materiales de referencia”• NMX-CH-163-IMNC-2006 (ISO Guide 33) “Materiales de referencia-uso de los materiales de referencia certificados”• NMX-CH-164-IMNC-2006 (ISO Guide 34) “Materiales de Referencia-requisitos generales para la competencia de productores de materiales de referencia”• NMX-CH-165-IMNC-2008 (ISO Guide 35) “Reference Materials-General and statistical principles for certification”• NMX-EC-17025-IMNC-2006, Requisitos generales para la competencia de los laboratorios de ensayo y de calibración• NMX-CH-140-IMNC-2002, Guía para la expresión de incertidumbre en las mediciones• NMX-Z-055-1997-IMNC, Metrología-Vocabulario de términos fundamentales y generales



104

Patrón de medida

Realización de la definición de una magnitud dada, con un valor de la magnitud determinado y la incertidumbre de medida respectiva, usada como referenciaEJEMPLO 4. Electrodo patrón de hidrógeno con un valor de 7,072 y una incertidumbre estándar de 0,006.EJEMPLO 5. Conjunto de soluciones de referencia de cortisol en suero humano con concentraciones de cortisol y sus incertidumbres de medida certificadas.EJEMPLO 6. Material de referencia que provee valores certificados con incertidumbres de medida para la concentración de masa de cada una de diez proteínas diferentes.

[VIM 3er Edición]



105

Certificación de un material de referenciaProcedimiento que establece el (los) valor(es) de una o varias propiedades de un material o sustancia, por un proceso que asegura la trazabilidad a una realización exacta de las unidades en las cuales se expresan los valores de las propiedades, y que lleva a la emisión de un certificado.

[NMX-CH-160-IMNC-2006]Certificado de un material de referenciaEs el documento que acompaña a un material de referencia certificado, donde se declara uno o varios valores de la propiedady sus incertidumbres y confirma que se llevaron a cabo los procedimientos necesarios para asegurar su validez y su trazabilidad.

[NMX-CH-161-IMNC-2006]



106

Informe de certificación

Documento que proporciona información detallada, complementaria a la contenida en un certificado, por ejemplo, la preparación del material, los métodos de medición, los factores que afectan la exactitud, el tratamiento estadístico de los resultados y la forma en la cual se estableció la trazabilidad.




107

Rol de los MRC en Metrología

• Almacenamiento y transferencia de información, en tiempo yespacio, similar como sucede con un instrumento de medición.

• Para dar trazabilidad a las mediciones

• En el sistema internacional de unidades (SI).« Dependencia de las unidades base del SI en sustancias y materiales.« Realización de unidades derivadas del SI.« Realización de unidades fuera del SI.



108

Trazabilidad

Propiedad del resultado de una medición o del valor de un patrón, por la cual puede ser relacionado a referencias determinadas, generalmente patrones nacionales o internacionales, por medio de una cadena ininterrumpida de comparaciones, todas ellas teniendo incertidumbres determinadas.

En determinaciones de análisis químico cuantitativo:• Se requiere un MRC lo más similar a la muestra desconocida.• El MRC será sometido al mismo proceso analítico que la muestra.

NOTA: ¡NO es el INSTRUMENTO el que tiene trazabilidad,

SINO el resultado de la MEDICIÓN que se realiza con él!



109

Homogeneidad

Condición de tener una estructura o una composición uniforme con respecto a una o más propiedades especificadas.

Se dice que un material de referencia es homogéneo con respecto a una propiedad especificada si el valor de la propiedad, determinado por ensayos en muestras de tamaño especificado, se encuentra dentro de los límites de incertidumbre definidos, aunque las muestras sean tomadas de diferentes unidades de abastecimiento (botellas, paquetes, etc.) o de una sola unidad de abastecimiento.

[2.6 NMX-CH-160-IMNC-2006]



110

Continua…

Las mediciones de homogeneidad deben ser realizados bajo condiciones de repetibilidad.

Condiciones de repetibilidadcondiciones bajo las que se obtienen resultados independientes, con el mismo método, sobre muestras idénticas, en el mismo laboratorio, por el mismo operador, y utilizando los mismos equipos de medición durante un corto intervalo de tiempo.

[3.14 NMX-CH-5725/1-IMNC-2006]



111

Estabilidad

Propiedad de un material de referencia, de mantener el valor de las propiedad (es) certificada (s), dentro de límites especificados por un periodo de tiempo determinado, cuando se almacena o conserva bajo condiciones apropiadas.

[NMX-CH-160-IMNC-2006]El estudio de la estabilidad sirve:

• para determinar la incertidumbre de la medición asociada a la estabilidad del material, • también para establecer o especificar las condiciones apropiadas del almacenaje y del transporte.



112

Caracterización

Determinación de uno o más valores de propiedades físicas, químicas, biológicas o tecnológicas de un material o sustancia, que son relevantes para el uso final al que se destinan.


Condiciones Ambientale

s

Equipo de medición

Trazabilidad y Método de

medición

Método para

asignación de valor

Evaluación de datos

ESTA ETAPA DEBE REALIZAR CUBRIENDO LOS REQUISITOS DE NMX‐CH‐165‐IMNC‐2008



113

Método de referencia

Método totalmente investigado, que describe clara y exactamente las condiciones y procedimientos necesarios para la medición de uno o más valores de las propiedades, que han demostrado tener exactitud y precisión de acuerdo con su propósito de uso y que puede, por lo tanto, ser usado para evaluar la exactitud de otros métodos por la misma medición, permitiendo en particular la caracterización de un material de referencia.




114

Un método primario de medición en el SI, es un método que tiene la más alta calidad metrológica, cuyo modelo (ecuación matemática) y realización se describen y se entienden completamente en términos de las unidades del SI.

El uso de un método primario directo da el valor desconocido de una magnitud sin referencia a un patrón de la misma magnitud.

El uso de un método primario relativo da el valor de un cociente de dos valores de la misma magnitud sin referencia a un patrón de la misma magnitud.

[CCQM, febrero de 1999]



115

Incertidumbre

Estimación asociada a un valor certificado de una cantidad, la cual, caracteriza el intervalo de valores dentro del cual se espera que esté contenido el “valor verdadero” con un nivel de confianza establecido.




116

Contribución de condiciones

ambientales y otros factores de influencia

Establecimiento y diseño del

modelo. Uso de la GUM.

Establecimiento de la

trazabilidad

Informe de CertificaciónCertificado del MRC

Valor certificado ± incertidumbre

Contribución de Homogeneidad y Estabilidad



117

Esenciales

◦ Nombre del material.◦ Productor, fabricante.◦ Código del material propuesto por el producto.

◦ Descripción general del material.◦ Propósito de uso.◦ Instrucciones para el uso apropiado.◦ Instrucciones para condiciones apropiadas de almacenamiento.

◦ Valor(es) certificado(s) de la propiedad, cada uno acompañado por una declaración de incertidumbre.

◦ Método(s) usado(s) para obtener valores de la propiedad (con detalles completos cuando los valores son dependientes del método de medición).

◦ Período de validez, si es apropiado.

Completos Nombre y domicilio del organismo de certificación. Título del documento. Nombre del material. Código y número de lote del material de

referencia. Descripción del MRC. Propósito de uso. Instrucciones para uso correcto del MR. Situación de riesgo. Nivel de homogeneidad. Valor(es) certificado(s) y su(s) incertidumbre(s) Trazabilidad. Valores obtenidos por laboratorios o métodos

individuales. Valores no certificados. Fecha de certificación. Período de validez. Información adicional. Nombres y firmas de los funcionarios

certificadores.

Lista de contenidos del Certificado de Material de ReferenciaContenido

completo vs esencial



118

Evaluación la escala de Longitud de Onda

Evaluación de la escala Fotométrica

Vidrios

Soluciones líquidas

Vidrios

Soluciones líquidas

• Tierras raras en una matriz de vidrio:Óxido de Holmio, óxido de didimio

• Películas depositadas en vidrio: Filtros Interferenciales

Orgánica: Benceno en etanol

Inorgánicas: Óxido de Holmio, óxido de didimio

• Películas metálicas depositadas en vidrio

• Filtros de Densidad Óptica neutra

• Filtros de corte

• Inorgánicas: Dicromato de Potasio,Yoduro de Potasio, Cobalto-Niquel

Mat

eria

les d

e R

efer

enci

a



119

Filtro óptico; Filtro ocular; Filtro

Elemento óptico, usualmente de transmisión, diseñado para modificar el flujo radiante o luminoso, la distribución espectral relativa o ambos, de la radiación que pasa a través de él.



120

Filtro de óxido de Holmio

0102030405060708090

100

230 280 330 380 430 480 530 580 630 680Longitud de Onda (nm)

Tran

smita

ncia

(%)

Disolución

Vidrio

MRC empleados en la calibración de la escala de longitud de onda



121

Filtro de óxido de Holmio (Disolución)

0102030405060708090

100


Tran

smita

ncia

(%)




122

Filtro de óxido de Holmio (Vidrio)

0102030405060708090

100


Tran

smita

ncia

(%)




123


Filtro de óxido de didimio

0102030405060708090

100

380 430 480 530 580 630 680 730 780 830 880Longitud de Onda (nm)

Tran

smita

ncia

(%)

VidrioLíquido



124

Filtro de óxido de didimio (Vidrio)

0102030405060708090

100

380 430 480 530 580 630 680 730 780 830 880Longitud de Onda (nm)

Tran

smita

ncia

(%)




125


Filtro de óxido de didimio (Disolución)

0102030405060708090

100

200 300 400 500 600 700 800 900Longitud de onda (nm)

Tran

smita

ncia

(%)



126

Filtro de óxido de didimio (Disolución)

25

35

45

55

65

75

85

95

225 275 325 375 425Longitud de onda (nm)

Tran

smita

ncia

(%)




127

CENTRO NACIONAL DE METROLOGÍA

VxÜà|y|vtwÉ wx `tàxÜ|tÄ wx exyxÜxÇv|t

No. de Certificado: CNM-MR-520-0XXX/2012 Certificate number

No. de Servicio: 520-XXXXXX Service Lumber

Hoja 1/6

Cliente: Customer Nombre:

NameNombre del Cliente.

Domicilio:Address

Calle No. , Fracc. . Municipio, Edo., País. C.P.

Material de Referencia: Standard Reference Material

Descripción:Description

Filtro de óxido de Holmio en matriz de vidrio.

Marca:Manufacturer

CENAM Catálogo:Catalog number

DMR-042

No. de serie:Serial number

X Lote:Lot number

XX

Condiciones del Material de Referencia:Standard Reference Material condition

El material es nuevo.

Patrón: Standard

Espectrofotómetro UV-Vis-IRc, Marca: Varian, Modelo: Cary 5e, No. Serie: 94031002

Resultado de la caracterización: Caracterization result

Ver inciso e)

Incertidumbre: Uncertainty

Ver inciso f)

Condiciones ambientales de medición: Environmental conditions of measurement

Temperatura:Humedad relativa:

20.0 ºC, variación máxima ±1.0 ºC 45.0 %, variación máxima ±10.0 %

Fecha de Certificación: Certification date

aaaa-mm-dd

Lugar de la Certificación: Certification site Instalaciones del Centro Nacional de Metrología.

Procedimiento / método utilizado: Procedure / method employed

520-AC-P.023 / Medición Directa.

Este certificado consta de 6 hojas escritas en un solo lado, incluida la carátula. No es recomendable la reproducción parcial del mismo, ya que puede dar lugar a interpretaciones equivocadas de sus resultados. Certificó: Nombre Apellido. Certified by Metrólogo del Laboratorio de Caracterización Óptica de Materiales.

Aprobó: Nombre Apellido. Approved by Jefe de la División de

Óptica y Radiometría

Fecha de emisión: aaaa-mm-ddDate issued

Km 4.5 Carretera a Los Cués, El Marqués, Qro., C. P. 76246, México. Apdo. Postal 1-100 Centro, Querétaro, Qro., C. P. 76000, México. Tels.: 01 (442) 211.05.00 al 04, Fax: 2110528 La autenticidad de la emisión de este documento puede ser verificada en el domicilio electrónico http://www.cenam.mx/servicios/certificados.asp con el Número de Certificado.

XXXXX





Hoja 1/6



Domicilio:Address





Marca:Manufacturer


DMR-042


X Lote:Lot number

XX



Patrón: Standard



Ver inciso e)


Ver inciso f)





aaaa-mm-dd









XXXXX

CNM-MR-520-0XXX/2012 CENAM Hoja 3/6 No. de Servicio: 520-XXXXXX

Tabla No 3. Valores de longitud de onda y sus incertidumbres para las bandas características del filtro.

ABE = 1.00 nm ABE = 4.00 nm ABE = 10.00 nm ABE = 20.00 nm Banda (nm)

U (nm)

Banda (nm)

U (nm)

Banda (nm)

U (nm

Banda (nm)

U (nm

279.30 0.08 *** *** *** *** *** *** 287.60 0.09 *** *** *** *** *** *** 333.89 0.08 334.03 0.19 335.18 0.50 *** *** 347.85 0.15 *** *** *** *** *** *** 360.87 0.08 360.83 0.17 361.22 0.36 360.92 0.36 381.63 0.08 *** *** *** *** *** *** 385.83 0.11 385.05 0.26 385.19 0.37 *** *** 418.72 0.10 418.57 0.16 419.03 0.36 *** *** 424.93 0.14 *** *** *** *** *** *** 445.62 0.08 446.23 0.16 448.47 0.36 *** *** 453.61 0.08 453.20 0.17 *** *** 452.43 0.36 460.13 0.08 460.34 0.16 *** *** *** *** 473.85 0.10 *** *** *** *** *** *** 484.23 0.08 485.62 0.32 485.01 0.36 *** *** 536.45 0.11 536.70 0.17 537.40 0.36 537.88 0.36 637.48 0.13 637.30 0.20 639.00 0.36 641.68 0.36

NOTA: En los recuadros con símbolo (***) no se indica el valor de longitud de onda, debido al decrecimiento de las bandas de absorción por el incremento del ancho de banda.

La figura muestra las bandas de absorción características del material de referencia cuando se utiliza en la medición ABEs de 1.00 nm, 2.00 nm o 4.00 nm.

DMR 042

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

250 300 350 400 450 500 550 600 650


Tran

smita

ncia

(%)

AB1AB2AB4

El resultado de las mediciones objeto de este certificado está expresado en términos del Sistema General de Unidades de Medida, consistente con el Sistema Internacional de Unidades. Los patrones nacionales de medida son las referencias con las cuales se realizan experimentalmente dichas unidades en México. f) Incertidumbre: La incertidumbre de la medición se obtuvo multiplicando la incertidumbre estándar combinada por un Este Certificado consta de 6 hojas escritas en un solo lado, incluida la carátula. No es recomendable la reproducción parcial del mismo, ya que puede dar lugar a interpretaciones equivocadas de sus resultados.




U (nm)

Banda (nm)

U (nm)

Banda (nm)

U (nm

Banda (nm)

U (nm

279.30 0.08 *** *** *** *** *** *** 287.60 0.09 *** *** *** *** *** *** 333.89 0.08 334.03 0.19 335.18 0.50 *** *** 347.85 0.15 *** *** *** *** *** *** 360.87 0.08 360.83 0.17 361.22 0.36 360.92 0.36 381.63 0.08 *** *** *** *** *** *** 385.83 0.11 385.05 0.26 385.19 0.37 *** *** 418.72 0.10 418.57 0.16 419.03 0.36 *** *** 424.93 0.14 *** *** *** *** *** *** 445.62 0.08 446.23 0.16 448.47 0.36 *** *** 453.61 0.08 453.20 0.17 *** *** 452.43 0.36 460.13 0.08 460.34 0.16 *** *** *** *** 473.85 0.10 *** *** *** *** *** *** 484.23 0.08 485.62 0.32 485.01 0.36 *** *** 536.45 0.11 536.70 0.17 537.40 0.36 537.88 0.36 637.48 0.13 637.30 0.20 639.00 0.36 641.68 0.36



DMR 042

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

250 300 350 400 450 500 550 600 650


Tran

smita

ncia

(%)

AB1AB2AB4






Hoja 1/6



Domicilio:Address





Marca:Manufacturer


DMR-042


X Lote:Lot number

XX



Patrón: Standard



Ver inciso e)


Ver inciso f)





aaaa-mm-dd









XXXXX





Hoja 1/6



Domicilio:Address





Marca:Manufacturer


DMR-042


X Lote:Lot number

XX



Patrón: Standard



Ver inciso e)


Ver inciso f)





aaaa-mm-dd









XXXXX




U (nm)

Banda (nm)

U (nm)

Banda (nm)

U (nm

Banda (nm)

U (nm

279.30 0.08 *** *** *** *** *** *** 287.60 0.09 *** *** *** *** *** *** 333.89 0.08 334.03 0.19 335.18 0.50 *** *** 347.85 0.15 *** *** *** *** *** *** 360.87 0.08 360.83 0.17 361.22 0.36 360.92 0.36 381.63 0.08 *** *** *** *** *** *** 385.83 0.11 385.05 0.26 385.19 0.37 *** *** 418.72 0.10 418.57 0.16 419.03 0.36 *** *** 424.93 0.14 *** *** *** *** *** *** 445.62 0.08 446.23 0.16 448.47 0.36 *** *** 453.61 0.08 453.20 0.17 *** *** 452.43 0.36 460.13 0.08 460.34 0.16 *** *** *** *** 473.85 0.10 *** *** *** *** *** *** 484.23 0.08 485.62 0.32 485.01 0.36 *** *** 536.45 0.11 536.70 0.17 537.40 0.36 537.88 0.36 637.48 0.13 637.30 0.20 639.00 0.36 641.68 0.36



DMR 042

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

250 300 350 400 450 500 550 600 650


Tran

smita

ncia

(%)

AB1AB2AB4





U (nm)

Banda (nm)

U (nm)

Banda (nm)

U (nm

Banda (nm)

U (nm

279.30 0.08 *** *** *** *** *** *** 287.60 0.09 *** *** *** *** *** *** 333.89 0.08 334.03 0.19 335.18 0.50 *** *** 347.85 0.15 *** *** *** *** *** *** 360.87 0.08 360.83 0.17 361.22 0.36 360.92 0.36 381.63 0.08 *** *** *** *** *** *** 385.83 0.11 385.05 0.26 385.19 0.37 *** *** 418.72 0.10 418.57 0.16 419.03 0.36 *** *** 424.93 0.14 *** *** *** *** *** *** 445.62 0.08 446.23 0.16 448.47 0.36 *** *** 453.61 0.08 453.20 0.17 *** *** 452.43 0.36 460.13 0.08 460.34 0.16 *** *** *** *** 473.85 0.10 *** *** *** *** *** *** 484.23 0.08 485.62 0.32 485.01 0.36 *** *** 536.45 0.11 536.70 0.17 537.40 0.36 537.88 0.36 637.48 0.13 637.30 0.20 639.00 0.36 641.68 0.36



DMR 042

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

250 300 350 400 450 500 550 600 650


Tran

smita

ncia

(%)

AB1AB2AB4


Material de Referencia Certificados.Filtro óptico de óxido de

Holmio.Filtro óptico de óxido de

didimio.



128

Filter .

0

10

20

30

40

50

60

400 450 500 550 600 650 700Wavelength (nm)

Tran

smitt

ance

(%)

50%

30%

20%

10%

3%

1%

MRC empleados en la calibración de las escalas de transmitancia y absorbancia

Filtros de Densidad Óptica Neutra



129

MRC empleados en la calibración de las escalas de transmitancia y absorbancia

Filtros de Densidad Óptica Neutra UV-Vis

0

1020

30

4050

60

70

8090

100

200 300 400 500 600 700 800 900Longitud de Onda (nm)

Tran

smita

ncia

(%)

90

30

10

Filtro



130



No. de Certificado: CNM-MR-520-0XX/2014 Certificate number


Hoja 1/5



Domicilio:Address


Material de Referencia: StandardReference Material


Conjunto de 8 filtros de vidrio para evaluar la escala fotométrica en Transmitancia y Absorbancia.

Marca:Manufacturer


LCOM-002


XX Lote:Lot number

XXXX

Patrón y Trazabilidad: Standard and Traceability

Ver inciso b, en hoja 2.

Resultado de la medición: Measurement result

Ver inciso d, en hoja 3.

Incertidumbre de medida: Measurement uncertainty

Ver inciso e, en hoja 6.

Condiciones ambientales en la medición: Environmental conditions of measurement




aaaa-mm-dd

Lugar de la Certificación: Certification site

Laboratorio de Propiedades Ópticas de los Materiales del Centro Nacional de Metrología.



Este certificado consta de 5 hojas escritas en un solo lado, incluida la carátula. No es recomendable la reproducción parcial del mismo, ya que puede dar lugar a interpretaciones equivocadas de sus resultados. Certificó: Nombre Apellido. Certified by Metrólogo del Laboratorio de Propiedades Ópticas de Materiales.

Aprobó: Nombre Apellido. Approved by Director de de Óptica y

Radiometría



XXXXX

CNM-MR-520-0XX/2014 CENAM Hoja 3/5 No. de Servicio: 520-XXXXXX Tabla No 3. Valores de transmitancia y sus incertidumbre a las longitudes de onda especificadas para los filtros. Longitud de Onda

(nm)

Transmitancia (%) 1 % 3 % 10 % 20 % 30 % 50 % 75 % 90 %

Medida U Medida U Medida U Medida U Medida U Medida U Medida U Medida U 225 91.030 0.352250 91.626 0.350280 92.092 0.355340 92.604 0.410360 92.845 0.385400 92.976 0.384440 0.745 0.008 2.415 0.015 8.608 0.037 18.517 0.072 28.475 0.108 46.525 0.166 73.148 0.262 92.940 0.362465 1.046 0.008 3.123 0.015 10.416 0.036 20.700 0.070 31.924 0.105 51.107 0.185 74.849 0.286 93.024 0.378500 93.087 0.371

546.1 0.995 0.009 3.005 0.015 10.056 0.037 19.681 0.070 30.819 0.102 50.417 0.186 73.863 0.285 93.170 0.379590 0.907 0.008 2.805 0.014 9.105 0.037 18.486 0.071 28.844 0.104 47.824 0.184 70.193 0.266 93.206 0.375635 1.169 0.008 3.397 0.015 10.167 0.038 19.960 0.070 29.907 0.108 47.639 0.160 69.520 0.253 93.242 0.373650 1.283 0.009 3.647 0.015 10.519 0.037 20.295 0.073 29.886 0.106 47.247 0.166 68.722 0.259 93.262 0.377700 2.810 0.015 6.592 0.023 16.507 0.056 26.551 0.105 35.739 0.120 51.317 0.176 73.850 0.283 93.310 0.385750 3.926 0.017 8.485 0.037 18.658 0.071 28.677 0.103 35.967 0.122 48.763 0.164 72.614 0.254 93.345 0.378NOTA: Los recuadros en color gris no indican valores por tratarse de longitudes de onda consideradas fuera del uso propuesto del material.

Tabla No 4. Valores de Absorbancia y sus incertidumbre a las longitudes de onda especificadas para los filtros. Longitud de Onda

(nm)

Absorbancia (1) 1 % 3 % 10 % 20 % 30 % 50 % 75 % 90 %

Medida U Medida U Medida U Medida U Medida U Medida U Medida U Medida U225 0.0408 0.0017250 0.0380 0.0017280 0.0358 0.0017340 0.0334 0.0019360 0.0322 0.0018400 0.0316 0.0017440 2.1280 0.0034 1.6171 0.0021 1.0651 0.0016 0.7324 0.0015 0.5455 0.0015 0.3323 0.0016 0.1358 0.0016 0.0318 0.0016465 1.9804 0.0035 1.5055 0.0021 0.9823 0.0016 0.6840 0.0015 0.4959 0.0015 0.2915 0.0016 0.1258 0.0016 0.0314 0.0017500 0.0311 0.0017

546.1 2.0024 0.0035 1.5221 0.0022 0.9976 0.0016 0.7060 0.0015 0.5112 0.0014 0.2974 0.0016 0.1316 0.0016 0.0307 0.0017590 2.0425 0.0035 1.5520 0.0020 1.0407 0.0016 0.7332 0.0015 0.5399 0.0015 0.3204 0.0016 0.1537 0.0016 0.0306 0.0017635 1.9324 0.0034 1.4689 0.0021 0.9928 0.0016 0.6998 0.0015 0.5242 0.0015 0.3220 0.0016 0.1579 0.0015 0.0304 0.0017650 1.8918 0.0035 1.4381 0.0021 0.9780 0.0016 0.6926 0.0015 0.5245 0.0015 0.3256 0.0016 0.1629 0.0016 0.0303 0.0017700 1.5514 0.0022 1.1810 0.0018 0.7823 0.0016 0.5759 0.0015 0.4469 0.0014 0.2897 0.0015 0.1316 0.0016 0.0301 0.0018750 1.4061 0.0023 1.0714 0.0016 0.7291 0.0015 0.5425 0.0015 0.4441 0.0015 0.3119 0.0016 0.1390 0.0015 0.0299 0.0017NOTA: Los recuadros en color gris no indican valores por tratarse de longitudes de onda consideradas fuera del uso propuesto del material.

La figura que se presenta a continuación, muestra los espectros de transmitancia característicos para los filtros cuando se utiliza en la medición un ABE de 1.00 nm.

0102030405060708090

100

400 450 500 550 600 650 700 750

Tran

smita

ncia

(%)


FDON E007

90%75%50%30%20%10%3%1%

Este Certificado consta de 5 hojas escritas en un solo lado, incluida la carátula. No es recomendable la reproducción parcial del mismo, ya que puede dar lugar a interpretaciones equivocadas de sus resultados.

Material de Referencia Certificados.Filtro óptico de densidad

óptica neutra.



131

Respuesta Espectral de Filtro V

0102030405060708090

100


Tran

smita

ncia

(%)

Otros MR empleados en la calibración de la escala de longitud de onda

Filtros Interferenciales

0102030405060708090

100

230 250 270 290 310 330 350 370 390Longitud de onda (nm)

Tran

smita

ncia

(%)

Filtro de Interferencia

0102030405060708090

100

200 300 400 500 600 700 800 900Longitud de Onda (nm)

Tran

smita

ncia

(%)



132

Otros MR empleados

Filtros Corte (evaluación de la luz extraviada)

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10


Tran

smita

ncia

(%)

0

20

40

60

80

100


Tran

smita

ncia

(%)

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

300 310 320 330 340 350 360Longitud de Onda (nm)

Tran

smita

ncia

(%)

0

20

40

60

80

100


Tran

smita

ncia

(%)



133

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10


Tran

smita

ncia

(%)

Otros MR empleados

Filtros Corte (evaluación de la luz extraviada)

0

20

40

60

80

100


Tran

smita

ncia

(%)



134

Cuidados y Manejo de los MRC

• No tocar las superficies del filtro.• Manejar los filtros por los extremos de la celda y empleandoguantes adecuados.• Manejar en atmosfera libre de partículas tales como polvo, fibras,aceite, etc.• Usarlos dentro de su intervalo de trabajo.• Almacenar en su contenedor.• Evitar realizar limpieza de los filtros, a menos que la limpieza noaltere la superficie del filtro.• Evitar contacto de las superficies del filtro con materiales de igualo mayor dureza.• Manejar y Almacenar en condiciones de temperatura y humedadrecomendadas por el productor.



135

Filtro de óxido de didimio

0102030405060708090

100

200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900Longitud de Onda (nm)

Tran

smita

ncia

(%)

VidrioLíquidoVidrioQ


UNIDAD 3 Calibración del espectrofotómetro UV-VisLección 4 Estimación de la incertidumbre de la calibración.

136

¿ Qué es incertidumbre de medición ?

“Parámetro asociado al resultado de unamedición, que caracteriza la dispersión de losvalores que podrían ser razonablementeatribuidos al mensurando”(Ref.: CNM-MMM-PT-001)

Incertidumbre de la medición



137

Incertidumbre vs. Error de Medición



138

IDENTIFICACIÓN

ORGANIZACIÓN

CUANTIFICACIÓN

REDUCCIÓN

COMBINACIÓN

INFORME

Lista de fuentes de incertidumbre

Relaciones entre las fuentes de incertidumbre

Variabilidad cuantificada de cada fuente

Representación uniforme

Combinar las contribuciones de cada fuente

Incertidumbre expandida

Estimación de la incertidumbre



139

1) Determinar el mensurando

2) Identificar las fuentes de incertidumbre, incl.- características de instrumentos,- condiciones de medición, - magnitudes de influencia, etc.

Herramientas: Lluvia de ideas Analizar el procedimiento de medición

Resultado: Lista de fuentes de incertidumbre

IDENTIFICACIÓN

CUANTIFICACIÓN

REDUCCIÓN

COMBINACIÓN

INFORME

ORGANIZACIÓN

Identificación



140

IDENTIFICACIÓN

CUANTIFICACIÓN

REDUCCIÓN

COMBINACIÓN

INFORME

ORGANIZACIÓN

Mensurando: ? certinstrError

instr Transmitancia medida por el instrumentocert Transmitancia presentada en el certificado de calibración

El mensurando es función de

MONOCROMADOR DETECTOR

Filtro de densidad neutra

Espectrofotómetro:Calibración de la escala fotométrica



141

Patrón, Filtro de densidad neutra Repetibilidad de las lecturas Resolución del instrumento

Además: Ruido fotométrico Estabilidad fotométrica Luz extraviada Ancho de banda espectral, error de la escala de Inhomogeneidad del filtro Variaciones de las condiciones ambientales

IDENTIFICACIÓN

CUANTIFICACIÓN

REDUCCIÓN

COMBINACIÓN

INFORME

ORGANIZACIÓN

Fuentes de incertidumbre:Fuentes de incertidumbre:




142

Resultado: Lista depurada y organizada de fuentes de incertidumbre

Organizar las fuentes analizando relacionescausa efecto en el aspecto de incertidumbre.

Identificar posibles interacciones y correlaciones entre diversas fuentes.

Herramientas: Diagrama de árbol

IDENTIFICACIÓN

CUANTIFICACIÓN

REDUCCIÓN

COMBINACIÓN

INFORME

ORGANIZACIÓN

Organización



143


IDENTIFICACIÓN

CUANTIFICACIÓN

REDUCCIÓN

COMBINACIÓN

INFORME

ORGANIZACIÓN

Error

cert

inst

r

certinstrError

Patrón

Repetibilidad

Resolución

Inhomogeneidad del

filtro de densidad neutra

Variaciones de la

fuente de luz

Variaciones de la

temperatura

... y otros más



144

Asignar valores a la variabilidad de cada fuente

¿ Distribución ?

Resultado: Valores de incertidumbre original.

IDENTIFICACIÓN

CUANTIFICACIÓN

REDUCCIÓN

COMBINACIÓN

INFORME

ORGANIZACIÓN

Orígenes de la información:

? Mediciones repetidas

Informes, certificados de calibración Especificaciones del instrumento Pruebas Normas, literatura

“Tipo A”

“Tipo B”

Cuantificación



145

Repetibilidad:

Desviación estándar experimental de la media

q sqsq

n número de lecturasqk valor de la lectura k

promedio (media) de las n lecturasq

Distribución normal

IDENTIFICACIÓN

CUANTIFICACIÓN

REDUCCIÓN

COMBINACIÓN

INFORME

ORGANIZACIÓN

1)(1 2

nqq

nu k

Asn

Incertidumbre Tipo A



146

-U +U

Ejemplo 1:Certificado de Calibración Distribución normal

87 88 8987,5 88,5 a- a+

Ejemplo 2:Resolución de un instrumento Distribución rectangular

IDENTIFICACIÓN

CUANTIFICACIÓN

REDUCCIÓN

COMBINACIÓN

INFORME

ORGANIZACIÓN

Incertidumbre Tipo B



147


¿ Cual es la incertidumbredel filtro de densidad neutra ?

¿ Cual es la incertidumbrepor repetibilidad de las mediciones ?

¿ Cual es la incertidumbrepor resolución del instrumento ?

IDENTIFICACIÓN

CUANTIFICACIÓN

REDUCCIÓN

COMBINACIÓN

INFORME

ORGANIZACIÓN



148

Representar los valores de las incertidumbres originales como incertidumbres estándar.

Criterio:Tipo de distribución asignado a la incertidumbre

original de cada fuente.

Resultado: Incertidumbre estándar de cada fuente.

ReducciónIDENTIFICACIÓN

CUANTIFICACIÓN

REDUCCIÓN

COMBINACIÓN

INFORME

ORGANIZACIÓN



149

Suponiendo la distribución ...

... con la incertidumbre expresada como ...

... su contribuciónui es:

Contribución a la incertidumbre combinadaIDENTIFICACIÓN

CUANTIFICACIÓN

REDUCCIÓN

COMBINACIÓN

INFORME

ORGANIZACIÓN

Incertidumbre expandida UCertificado de calibración k

U

-U +U

Incertidumbre Tipo ARepetibilidad de n medicionesCorrección para n < 10

-uA +uA

Aunt

2

)(45,95

a+ a--12a+a-

Límites superior e inferior



150

Incertidumbre estándar combinada:

IDENTIFICACIÓN

CUANTIFICACIÓN

REDUCCIÓN

COMBINACIÓN

INFORME

ORGANIZACIÓN

Combinación

jiji

N

i j

N

ij ii

N

i ic xxrxuxu

xxxu

xyu ,ff2f 1

1 1

22

1

2



151

Coeficientes de Sensibilidad:

IDENTIFICACIÓN

CUANTIFICACIÓN

REDUCCIÓN

COMBINACIÓN

INFORME

ORGANIZACIÓN

Ni xxxii Xx,...,, 2

ff

Coeficientes de Correlación:

eeqqnn

eqsr k

n

kk

111,



152

Incertidumbre estándar combinada:

IDENTIFICACIÓN

CUANTIFICACIÓN

REDUCCIÓN

COMBINACIÓN

INFORME

ORGANIZACIÓN

222

21

2 ... Ni

ic uuuuu

iu Contribuciones a la incertidumbre de las diferentes magnitudes de entrada (o influencia)



153


¿ Cual es la incertidumbre combinadade la escala fotométrica del espectrofotómetro ?

¿ Cuales son las contribuciones dominantes ?

¿ De que manera podemos reducir laincertidumbre combinada notablemente ?

IDENTIFICACIÓN

CUANTIFICACIÓN

REDUCCIÓN

COMBINACIÓN

INFORME

ORGANIZACIÓN



154

IDENTIFICACIÓN

CUANTIFICACIÓN

REDUCCIÓN

COMBINACIÓN

INFORME

ORGANIZACIÓN

Incertidumbre Expandida: cukU

-3uc -2uc -uc +uc +2uc +3uc

k 1 2 3nivel deconfianza 68,3% 95,4% 99,7%

Aumentar el nivel de confianza k está elegido por el usuario según conveniencia

Incertidumbre expandida



155

= 634,3 nm U = 2,3 nm ó U = 0,36 % (k=2)

= (634,3 2,3) nm (k=2)

Informe de medición / calibraciónIDENTIFICACIÓN

CUANTIFICACIÓN

REDUCCIÓN

COMBINACIÓN

INFORME

ORGANIZACIÓN

Resultado de la medición:Y = y U con k = ?

Y Mensurandoy Mejor estimado del

mensurandoU Incertidumbre expandida

= 634,3 nm 2,3 nm (k=2)

= 634,3 nm 0,36 % (k=2) como incertidumbre relativa

Posibles formas de la representación:

(Ejemplo: Medición de una longitud de onda)



156

Verifica:¿He dado información clara y suficiente

para que mi resultado pueda ser actualizado cuando haya nuevos datos?

Informa adicionalmente: método y secuencia de cálculo

lista de las fuentes de incertidumbre y método de su estimación

lista de ecuaciones, correcciones y constantes usadas y fuentes de origen

Informe de calibraciónIDENTIFICACIÓN

CUANTIFICACIÓN

REDUCCIÓN

COMBINACIÓN

INFORME

ORGANIZACIÓN



157


Espectrofotómetro:Calibración de la escala de longitud de onda

Filtro de Oxido de Holmio : cert = (640,53 ± 0,13) nm k=2

Resolución del instrumento: 1 nm

Tomamos 3 mediciones 639 nm639 nm640 nm

¿ Cual es la incertidumbre de la calibración ?



158

Magnitud de

entrada Fuente de

incertidumbre

Fuente de información

Incertidumbre original

Tipo

Distribución

Contribución

1 cert Patrón

Certificado 0,13 nm B normal, k=2

0,07 nm

2 instr Repetibilidad

Mediciones repetidas

0,58 nm A normal, n=3

0,33 nm

3 instr Resolución

Especificación Instrumento

1 nm B rectangular

0,29 nm

Incertidumbre Combinada 0,45 nm

Espectrofotómetro: Calibración de la escala de longitud de onda

Incertidumbre expandida : U = 0,89 nm k=2

Error = -1,2 nm

Organización y acumulación de la información en una tabla



159


Espectrofotómetro: Calibración de la escala de transmitancia Filtro de Densidad Óptica Neutra : cert = (51,20 ± 0,26) % k=2

Resolución del instrumento: 0,1 %

Tomamos 5 mediciones 51,3 %51,1 %51,5 %51,2 %51,3 %

¿ Cual es la incertidumbre de la calibración ?



160

Magnitud de

entrada Fuente de

incertidumbre

Fuente de información

Incertidumbre original

Tipo

Distribución

Contribución

1 cert Patrón

Certificado 0,26 % B normal, k=2

0,13 %

2 instr Repetibilidad

Mediciones repetidas

0,15 % A normal, n=5

0,07 %

3 instr Resolución

Especificación Instrumento

0,1 % B rectangular

0,03 %

Incertidumbre Combinada 0,15 %

Organización y acumulación de la información en una tablaEspectrofotómetro: Calibración de la escala de transmitancia

Incertidumbre expandida : U = 0,30 % k=2

Error = 0,08 %


UNIDAD 4 Método-Procedimiento de calibración del espectrofotómetro UV-Vis

Introducción La calibración de los espectrofotómetros UV‐Vis consiste en determinar los errores e incertidumbres para cada una de sus escalas: fotométrica y de longitud de onda, usando materiales de referencia certificados recomendados en normas, publicaciones técnicas y recomendaciones de Institutos Nacionales de Metrología que validan el uso de este método.

Objetivo El asistente realizará un ejercicio en laboratorio de la calibración de cada una de las escalas, fotométrica y de longitud de onda de un espectrofotómetro UV‐Vis, empleando materiales de referencia certificados.

Visión general Mediante el ejemplo práctico de laboratorio se abordará el proceso para determinar el mensurando y las variables de influencia que influyen en la medición realizada por el espectrofotómetro UV‐Vis para cada una de sus escalas y se realizará la estimación de incertidumbre de los resultados de medición obtenidos durante el ejercicio de acuerdo a la GUM.


Lección 1 Practica de la calibración de la escala de longitud de onda.Lección 2 Practica de la calibración de la escala fotométrica.Lección 3 Cálculo de la estimación de la incertidumbre para las calibraciones

efectuadas en las practicas de laboratorio.


Unidad 4Método-Procedimiento de Calibración del

Espectrofotómetro UV-Vis.


UNIDAD 4 Método-Procedimiento de calibración del espectrofotómetro UV-VisLección 1 Practica de la calibración de la escala de longitud de onda.

163

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

230 330 430 530 630 730 830


Erro

r (nm

)


UNIDAD 4 Método-Procedimiento de calibración del espectrofotómetro UV-VisLección 2 Practica de la calibración de la escala fotométrica.

164

-0.5-0.4-0.3-0.2-0.10.00.10.20.30.40.5

0 20 40 60 80 100

Transmitancia (%)

Erro

r (%

)


UNIDAD 4 Método-Procedimiento de calibración del espectrofotómetro UV-VisLección 3 Cálculo de la estimación de la incertidumbre para las calibraciones efectuadas en las practicas de laboratorio.

165


UNIDAD 5 Informe de los resultados de calibración

Introducción Los informes de resultados de la calibración de espectrofotómetros UV‐Vis no contienen la información suficiente conforme con la ISO 17025, esto ocasiona que los usuarios no cuenten con la información que les permita validar el correcto funcionamiento de su instrumento. Revisaremos los elementos que nos permitan discernir entre aceptar o rechazar un servicio de calibración de un proveedor o elaborar un informe de resultados adecuado.

Objetivo El asistente conocerá cual es el contenido de un certificado de calibración de un espectrofotómetro UV‐Vis.

Visión general Se abordará el contenido de certificados de calibración recomendado por la ISO 17025 y su aplicación para la calibración de espectrofotómetros UV‐Vis.


Lección 1 Certificado de calibración del espectrofotómetros UV‐Vis.


Unidad 5Informe de los resultados de Calibración.


UNIDAD 5 Informe de los resultados de CalibraciónLección 1 Certificado de calibración del espectrofotómetros UV-Vis.

168

DEBEN ser Informados exactamente.

Claramente, sin ambigüedad.

Objetivamente.

De acuerdo con cualquier instrucción específica en los métodos.

Se incluye toda la información requerida para su interpretación.

Informe de Resultados



169

a) Título.

b) Nombre y dirección del laboratorio y localidad donde se realizó la calibración.

c) Identificación única del informe.

d) Nombre y dirección del cliente.

e) Identificación del método usado.

f) Descripción, condición e identificación sin ambigüedad del elemento ensayado o calibrado.

g) Fechas de recepción (si es crítico) y realización del ensayo o calibración.

Contenido



170

h) Referencia al plan de muestreo y procedimientos usados (cuando sea relevante).

i) Resultados y unidades de medida.

j) Nombre, función y firma de las personas que autorizan.

k) Declaración de relación de resultados con elementos ensayados o calibrados.

l) Las condiciones bajo las cuales fueron hechas las calibraciones, que tengan influencia.

m) La incertidumbre de la medición.

n) Evidencia de que las mediciones son trazables.

Contenido



171

Cuando un equipo ha sido ajustado o reparado, se requieren los resultados de calibración anteriores y posteriores al ajuste o reparación.

Si se incluyen opiniones e interpretaciones, se debe documentar las bases sobre las cuales se realizaron.

No debe haber ninguna recomendación de intervalos de calibración, excepto cuando esto ha sido acordado con el cliente.

Los resultados de servicios subcontratados deben ser identificados.

El formato debe ser diseñado para adaptar cada tipo de ensayo o calibración y minimizar la posibilidad de malas interpretaciones.

Otros Aspectos del Contenido



172

Logotipo del laboratorio.

Magnitud calibrada.

Fecha de emisión.

Patrones utilizados.

Firmas, función y firma del personal que calibró.

Requerimiento de autorización de copia.

El informe manifestará trazabilidad hacia patrones nacionales mexicanos.

Si el informe surtirá efecto fuera de México, se indicará el acuerdo de reconocimiento vigente y aplicable.

Contenido Adicional conforme a la SE



173

Después de haber sido emitido, un informe puede enmendarse únicamente emitiendo un documento adicional debidamente identificado.

Si es necesaria la emisión de un informe sustituto nuevo, éste debe ser identificado individualmente, conteniendo referencia al documento original al que reemplaza.

Enmiendas y Sustituciones



174

Este certificado consta de dos partes: a) Parte 1, se refiere a la calibración de la escala de longitud de onda; b) Parte 2, se refiere a la calibración de la escala fotométrica, en absorbancia y transmitancia.

Parte 1 Calibración de la Escala de Longitud de Onda

a) Procedimiento: 520-AC-P.001 “Calibración de espectrofotómetros UV-Vis-IRc”,

que emplea el método de comparación. b) Patrones de referencia y otros

instrumentos utilizados: Materiales de referencia patrón para longitud de onda.

Certificados: CNM-MR-520-XXX/2008, filtro de óxido de Holmio y filtro de óxido de didimio. Incertidumbre: Ver Tabla No. 1, trazable a él Patrón Nacional de Transmitancia, Absorbancia y Reflectancia espectrales mantenido por el CENAM.

Tabla No 1. Incertidumbre para los Materiales de Referencia.

Material de Referencia Ancho de Banda Espectral (ABE)

Incertidumbre

Filtro de óxido de Holmio 2,0 nm 0,087 nm Filtro de óxido de didimio 2,0 nm 0,109 nm

c) Condiciones del equipo: Sin observaciones. d) Desarrollo: Una serie de mediciones independientes se realizaron con los materiales de referencia; los resultados de estas pruebas son promedios de las longitudes de onda que corresponden a cada máximo de absorbancia para las bandas características de los materiales encontradas por el instrumento. Las mediciones fueron ejecutadas con una geometría de haz incidente normal a la superficie del filtro. Una línea base al cero de absorbancia es obtenida, empleando como referencia al aire, antes de realizar la medición.

Tabla No 2. Parámetros instrumentales usados en la calibración. PARÁMETRO CONDICIONES Escala longitud de onda 235 nm a 900 nm Escala fotométrica en absorbancia 0 a 2,1 Ancho de banda espectral 2 nm Velocidad de barrido 120 nm/min Intervalo de longitud de onda 0,1 nm

CNM-CC-520-XXX/2008 CENAM Hoja Y/Z

Este Certificado consta de Z hojas que incluyen la carátula. La reproducción parcial del mismo puede dar lugar a interpretacionesequivocadas de sus resultados, por lo que se recomienda evitarla.



175



e) Resultados: Las siguientes tablas muestran los resultados obtenidos de la calibración del instrumento.

Tabla No 3. Valores y errores de longitud de onda cuando se emplean los filtros dóxido de Holmio y óxido de didimio.

Filtro de óxido de Holmio Filtro de óxido de didimio. Longitud de

Onda (nm)

Error

(nm)


Error

(nm) 241,1 -0,11 684,5 -0,17 250,0 -0,17 740,1 0,07 260,1 -0,13 748,6 0,00 278,0 -0,20 807,4 -0,08 287,4 -0,25 879,7 -0,01 333,3 -0,26 345,3 -0,14 361,1 -0,04 385,7 -0,22 416,4 -0,23 451,3 0,00 467,6 -0,27 473,3 -0,21 485,1 -0,15 536,6 -0,32 640,5 -0,27

El resultado de las mediciones objeto de este Certificado, están expresadas en términos del Sistema Internacional de Unidades y por lo tanto conforme al Sistema General de Unidades de Medida. Los patrones nacionales de medición son las referencias con las cuales se realizan experimentalmente dichas unidades en México. f) Incertidumbre: La incertidumbre de la medición se obtuvo multiplicando la incertidumbre estándar combinada por un factor de cobertura (k) que asegura un nivel de confianza de al menos 95%. La incertidumbre de la medición fue estimada de acuerdo a la norma NMX-CH-140-INMC 2002 Guía para la expresión de la incertidumbre en las mediciones, equivalente a la Guide for the Expression of Uncertainties in Measurement BIPM, IEC, IFCC, ISO, IUPAC, IUPAP, OIML (1995)

Tabla No 4. Incertidumbre encontrada. Material de Referencia Incertidumbre Filtro de óxido de Holmio 0,12 Filtro de óxido de didimio 0,19



El valor de la incertidumbre de la medición mostrado, no incluye las contribuciones por estabilidad a largo plazo, deriva y transporte del instrumento calibrado. g) Trazabilidad: La calibración realizada tiene trazabilidad a Longitud de onda en nanómetros, nm, unidad del SI, a través del Patrón Nacional de Transmitancia, Absorbancia y Reflectancia espectrales mantenido por el CENAM. h) Observaciones: El usuario, con base en el historial del equipo, es el que debe definir el programa de calibración. El presente certificado sólo ampara las mediciones reportadas en el momento y condiciones ambientales y de uso en que se realizó esta calibración. La validez de los resultados contenidos en este Certificado depende tanto de las características del elemento calibrado como de las prácticas de su manejo y uso. i) Recomendaciones: Enviar el equipo a mantenimiento preventivo para su limpieza antes de la próxima calibración. Calibró: Metrólogo del Laboratorio de

Caracterización Óptica de Materiales

Aprobó: Jefe de la División de


2008-XX-XX



176



Parte 2

Calibración de la Escala Fotométrica a) Procedimiento: 520-AC-P.001 “Calibración de espectrofotómetros UV-Vis-IRc”,

que emplea el método de comparación. b) Patrones de referencia y otros

instrumentos utilizados: Materiales de referencia patrón de densidad óptica neutra para

transmitancia y absorbancia. Certificado CNM-MR-520-XXX/2008. Incertidumbre: Ver Tabla No. 1, trazable a él Patrón Nacional de Transmitancia, Absorbancia y Reflectancia espectrales mantenido por el CENAM.

Tabla No 1. Incertidumbre para los Materiales de Referencia. Material de Referencia Incertidumbre

Identificación Transmitancia (%) Absorbancia (1) 1930-1 0,015 0,0059 1930-3 0,028 0,0032 930d-10 0,046 0,0020 930d-20 0,063 0,0017 930d-30 0,108 0,0015 1930-50 0,243 0,0021 2031-90 0,286 0,0014

Tabla No 2. Valores de referencia para los Materiales de Referencia.

Transmitancia (%) Longitud de Onda

(nm) 1930-1 1930-3 930d-10 930d-20 930d-30 1930-50 2031-90

225 --- --- --- --- --- --- 90,973 250 --- --- --- --- --- --- 91,772 280 --- --- --- --- --- --- 92,178 340 --- --- --- --- --- --- 92,657 360 --- --- --- --- --- --- 92,750 400 --- --- --- --- --- --- 92,908 440 0,563 2,307 8,166 16,316 29,813 50,147 93,009 465 0,790 3,034 9,741 18,507 33,116 53,529 93,049 500 --- --- --- --- --- --- 93,117

546,1 0,714 2,847 9,110 17,647 32,155 52,918 93,173 590 0,661 2,635 8,260 16,458 29,798 50,111 93,210 635 0,883 3,284 9,274 17,874 30,508 49,142 93,254 650 0,972 3,520 9,498 18,182 30,321 48,198 93,250 700 2,126 6,604 14,332 24,391 35,973 49,586 93,282 750 3,093 8,968 16,159 26,573 35,641 45,082 93,291



NOTA: En los recuadros con símbolo (---) no se indican valores de referencia

debido a que los materiales se encuentran fuera de la región de uso a las longitudes de onda indicadas.

Para conocer los valores de referencia en Absorbancia, para éstos materiales de referencia, utilizar la definición de AbsorbanciaRef. 1,2.

c) Condiciones del equipo: Sin observaciones. d) Desarrollo: Una serie de mediciones independientes se realizaron con los materiales de referencia; los resultados de estas pruebas son promedios que corresponden a los valores de absorbancia a las longitudes de onda especificadas en éste informe; los valores en transmitancia fueron determinados usando la definición de absorbanciaRef. 1,2. Las mediciones fueron ejecutadas con una geometría de haz incidente normal a la superficie del filtro. Una línea base al cero de absorbancia es obtenida, empleando como referencia al aire, antes de realizar la medición.

Tabla No 3. Parámetros instrumentales usados en la calibración. PARÁMETRO CONDICIONES Escala fotométrica en absorbancia 0 a 2,3 Escala longitud de onda 225 nm a 750 nm Ancho de banda espectral 2 nm e) Resultados: Las siguientes tablas muestran los resultados obtenidos de la calibración del instrumento.

Tabla No 4. Errores determinados e Incertidumbres estimadas, en absorbancia. Absorbancia (1)

1930-1 1930-3 930d-10 Longitud de

Onda (nm) Error Incertidumbre Error Incertidumbre Error Incertidumbre440 0,0045 0,0071 0,0018 0,0032 0,0007 0,0019 465 0,0006 0,0070 0,0005 0,0031 0,0001 0,0019

546,1 -0,0026 0,0065 -0,0020 0,0033 -0,0011 0,0022 590 -0,0006 0,0062 -0,0024 0,0033 -0,0011 0,0022 635 -0,0031 0,0059 -0,0031 0,0033 -0,0017 0,0021 650 -0,0029 0,0060 -0,0027 0,0032 -0,0016 0,0019 700 -0,0008 0,0031 -0,0005 0,0020 0,0000 0,0017 750 -0,0022 0,0031 -0,0020 0,0020 -0,0009 0,0018



177



Tabla No 5. Errores determinados e Incertidumbres estimadas, en absorbancia.

Absorbancia (1) 930d-20 930d-30 1930-50

Longitud de Onda (nm) Error Incertidumbre Error Incertidumbre Error Incertidumbre440 0,0004 0,0017 -0,0004 0,0015 -0,0008 0,0020 465 0,0000 0,0017 -0,0005 0,0015 -0,0006 0,0017

546,1 -0,0010 0,0017 -0,0011 0,0015 -0,0008 0,0022 590 -0,0011 0,0017 -0,0015 0,0015 -0,0010 0,0020 635 -0,0017 0,0017 -0,0017 0,0016 -0,0010 0,0020 650 -0,0016 0,0017 -0,0017 0,0016 -0,0011 0,0023 700 -0,0002 0,0019 -0,0009 0,0015 -0,0005 0,0021 750 -0,0009 0,0022 -0,0017 0,0015 -0,0013 0,0021

Tabla No 6. Errores determinados e Incertidumbres estimadas, en absorbancia.

Absorbancia (1) 2031-90

Longitud de Onda (nm) Error Incertidumbre 225 -0,0043 0,0019 250 -0,0030 0,0014 280 -0,0020 0,0017 340 -0,0015 0,0018 360 -0,0013 0,0016 400 -0,0007 0,0014 465 -0,0005 0,0014 500 -0,0005 0,0014

546,1 -0,0004 0,0013 590 -0,0005 0,0014 635 -0,0005 0,0014 650 -0,0005 0,0013 700 -0,0005 0,0013 750 -0,0011 0,0013

Tabla No 7. Errores determinados e Incertidumbres estimadas, en transmitancia.

Transmitancia (%) 1930-1 1930-3 930d-10

Longitud de Onda (nm) Error Incertidumbre Error Incertidumbre Error Incertidumbre440 0,02 0,07 -0,01 0,06 -0,02 0,11 465 0,01 0,06 -0,02 0,07 -0,03 0,08

546,1 -0,01 0,06 0,04 0,08 0,00 0,08 590 0,03 0,07 -0,02 0,08 0,03 0,08 635 0,01 0,06 0,02 0,07 0,03 0,08 650 0,02 0,06 -0,01 0,07 0,01 0,08 700 -0,02 0,07 0,00 0,07 -0,02 0,09 750 0,01 0,06 0,04 0,08 0,04 0,09



Tabla No 8. Errores determinados e Incertidumbres estimadas, en transmitancia. Transmitancia (%)

930d-20 930d-30 1930-50 Longitud de

Onda (nm) Error Incertidumbre Error Incertidumbre Error Incertidumbre440 -0,02 0,08 0,00 0,13 0,06 0,24 465 0,00 0,09 0,06 0,14 0,07 0,23

546,1 0,05 0,10 0,06 0,12 0,09 0,26 590 0,04 0,08 0,10 0,12 0,10 0,24 635 0,04 0,10 0,10 0,13 0,14 0,23 650 0,03 0,10 0,09 0,13 0,11 0,26 700 0,01 0,11 0,04 0,14 0,06 0,25 750 0,04 0,11 0,15 0,14 0,12 0,23

Tabla No 9. Errores determinados e Incertidumbres estimadas, en transmitancia.

Transmitancia (%) 2031-90

Longitud de Onda (nm) Error Incertidumbre 225 0,89 0,44 250 0,59 0,30 280 0,46 0,39 340 0,31 0,41 360 0,25 0,34 400 0,17 0,31 465 0,13 0,29 500 0,09 0,30

546,1 0,11 0,29 590 0,10 0,29 635 0,09 0,30 650 0,13 0,29 700 0,12 0,28 750 0,22 0,28

El resultado de las mediciones objeto de este Certificado, están expresadas en términos del Sistema Internacional de Unidades y por lo tanto conforme al Sistema General de Unidades de Medida. Los patrones nacionales de medición son las referencias con las cuales se realizan experimentalmente dichas unidades en México. f) Incertidumbre: La incertidumbre de la medición se obtuvo multiplicando la incertidumbre estándar combinada por un factor de cobertura (k) que asegura un nivel de confianza de al menos 95%. La incertidumbre de la medición fue estimada de acuerdo a la norma NMX-CH-140-INMC 2002 Guía para la expresión de la incertidumbre en las mediciones, equivalente a la Guide for the



178



Expression of Uncertainties in Measurement BIPM, IEC, IFCC, ISO, IUPAC, IUPAP, OIML (1995)

Ver tablas 4, 5, 6, 7, 8 y 9. El valor de la incertidumbre de la medición mostrado, no incluye las contribuciones por estabilidad a largo plazo, deriva y transporte del instrumento calibrado. g) Trazabilidad: La calibración realizada tiene trazabilidad a unidades de Transmitancia, expresadas en porcentaje %, y unidades de Absorbancia, unidades del SI, a través del Patrón Nacional de Transmitancia, Absorbancia y Reflectancia espectrales mantenido por el CENAM. h) Observaciones: El usuario, con base en el historial del equipo, es el que debe definir el programa de calibración. El presente certificado sólo ampara las mediciones reportadas en el momento y condiciones ambientales y de uso en que se realizó esta calibración. La validez de los resultados contenidos en este Certificado depende tanto de las características del elemento calibrado como de las prácticas de su manejo y uso. i) Referencias: 1. ASTM E 131-05 Standard Terminology Relating to Molecular Spectroscopy 2. CIE 17.4; Vocabulario Internacional de Iluminación; 1987; (845-04-66). j) Recomendaciones: Enviar el equipo a mantenimiento preventivo para su limpieza antes de la próxima calibración. Calibró: Metrólogo del Laboratorio de

Caracterización Óptica de Materiales

Aprobó: Jefe de la División de


2008-XX-XX

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Curso de Calibración de Espectrofotómetros Ultravioleta ... · PDF fileUNIDAD 5 Informe de los resultados de calibración. Lección 1 Contenido del certificado de calibración del