Espectroscopias

Característica

Tipo de Fuente

Características

Fuente

Solido inerte que se caliente eléctricamente entre 1500 – 2000 K

Intensidad radiante de 5000-5900 cm-1

Radiación continúa aproximada a la de un cuerpo negro

Emisor de Nernst

• Construcción de óxidos de torio, circonio, cerio, itrio y erbio.
• Cilindro de 1-2mm de diámetro y 20-50 mm de longitud
• En extremos se sellan dos cables de platino
• Al pasar la corriente se calienta a 1200-2200 K
• Corriente suficiente debido a que la resistencia disminuye al aumentar temperatura

Globar

• Barra de Carburo de silicio
• Temperatura 1300-1500 K
• Sensible a oxidación
• 50 mm de longitud y 5 mm de diámetro
• Coeficiente de resistencia positivo

Filamento incandescente

• Menor intensidad que muchas fuentes IR
• No requiere mantenimiento ni enfriarse
• Vida más larga
• Filamento de tungsteno en una ampolla de vidrio con gas inerte.
• Casquillo metálico con conexiones eléctricas
• Corriente de 1100 K

Arco de Mercurio

• Arco de Mercurio de alta presión
• Tubo de cuarzo con vapor de mercurio
• El paso a través del vapor origina una fuente de plasma que proporciona radiación en el infrarrojo lejano

Filamento de Wolframio

• Región del infrarrojo cercano de 4000-12800 cm-1

Laser de Dióxido de Carbono

• Gas en el tubo de descarga: CO2 (10-20%), N2 (10-20%), Hidrogeno o Xenón, Helio para completar
• Funcionamiento:
• La colisión de un electrón con el N2 lo lleva a un estado excitado (vibracional)
• El estado excitado es transferido del N2 al CO2 promoviendo la emisión de radiación
• El retorno al estado fundamental se hace por las colisiones con el He, que posteriormente deben ser enfriados.
• Intervalo de 900 a 1100 cm-1

Característica

Tipo de Detector

Característica

Ejemplo

Características

Detector

Es principalmente un transductor ya que convierte una forma de energía en otra

Térmicos

Mide el incremento de temperatura cuando un pequeño cuerpo negro absorbe radiación

Caracterizado por tener una sensibilidad modesta y lenta respuesta

Barato y fácil de usar

Termopar

• Para de uniones soldadas a los extremos de dos metales (Bismuto y antimonio)
• Hoja de Oro ennegrecida actúa como placa colectora
• Generación de potencial debido a la diferencia de temperatura
• Vacío para evitar ruido y proteger radiación térmica cercana
• Diferencias de 10-6 K (6 -8 uV)

Bolómetros

• Resistencia varia con la temperatura
• RTD: Construido con laminas de metales (Níquel) la resistencia aumenta con la Tº
• Termistor: Semiconductor la resistencia disminuye con el aumento de Tº

Piroelectricos

• Capacidad de cambiar la polarización de algunos materiales sometidos a cambios de temperaturas generando un potencial eléctrico por movimiento de cargas
• Sulfato de triglicina
• Tiempos de respuesta rápidos (Transformada de Fourier)

Fotoconductores

• Delgada película de un material semiconductor sobre superficie de vidrio no conductora y sellado en cámara al vacío
• La absorción de radiación IR impulsa electrones no conductores a estados conductores disminuyendo resistencia del semiconductor
• Radiación se absorbe dentro del material mediante la interacción con los electrones.
• Rendimiento perfecto de señal a ruido y una respuesta muy rápida.
• Alta sensibilidad
• Requieren enfriamiento criogénico.

Instrumento

Características

Ventajas

Desventajas

Espectrofotómetros dispersivos de red

• Análisis cualitativo
• Haz doble (Menos exigente en fuente y detector)
• Recurrente absorción de agua y dióxido de carbono presentando interferencias
• Cortador de baja frecuencia (Permite discernir entre la señal de la fuente y radiación extraña)
• Muestra y blanco entre fuente y monocromador
• Señal se amplifica y pasa al rectificador sincrónico

• Menos exigente en fuente y detector
• Funcionamiento similar a un UV-Vis

• La respuesta del atenuador se retrasa respecto a los cambios de transmitancia
• El atenuador y el sistema registrador pueden generar un valor de transmitancia fuera de la escala
• En las regiones donde la transmitancia se acerca a 0 casi no llega radiación al detector, no se determina la posición nula
• Picos redondeados

Fotómetros no dispersivos

• Determinación cuantitativa de especies orgánicas
• Tres tipos

Fotómetro de filtro no dispersivo y Con filtros de cuña:

• 3000-750 cm-1
• Filtros intercambiables

Ningún elemento de selección de longitud

• Determinar componentes de corriente de gases
• Equipado con un gas absorbente

• Menos complicados, más resistentes, fáciles de mantener y baratos

• Utilización principalmente para gases atmosféricos a longitudes determinadas

Instrumentos multiplex

• Análisis cuali-cuantitativo
• Interferómetro de Michelson: Separa el haz incidente IR en dos haces perpendiculares el 50% de la luz se refracta hacia el espejo fijo y el 50% se transmite hacia el espejo móvil

• Trayectoria de Longitud fija y variable que se combinan, cuya señal resultante es la interferencia de estas

• Divisor de haz:

Infrarrojo lejano: delgada película de Mylar que se coloca entre dos placas de un sólido de bajo índice de refracción.

Infrarrojo medio: películas delgadas de germanio o silicio, depositados sobre bromuro o yoduro de cesio, cloruro de sodio o bromuro de potasio.

Infrarrojo cercano: se utiliza una película de óxido de hierro (III) que se deposita sobre fluoruro de calcio

• Interferograma: Grafico de la medida de la intensidad de la radiación

Señal resultante de la interferencia

• Transformada de Fourier: Proceso matemático para obtención del espectro

• Medida de todas las frecuencias simultáneamente (Ventaja de Fellegett)
• Rendimiento óptico más alto, Menos ruido (Ventaja de Jacquinot)
• Calibracion de longitud con un rayo de Helio/Neón (Ventaja de Connes)
• Elevado poder de resolución y reproducibilidad

• Costo

Muestra

Método

Características

Muestras de Polvo

Pellet de KBr

• Haluros que forman una lamina transparente en la región infrarroja
• Secar el polvo y guardar en un desecador
• Formación de unos pellets de 13 mm de diámetro con una fuerza de 8 toneladas
• Mezclar 0,1 a 1,0% de muestra con 200-250 mg de haluro álcali en fino polvo, pulverizar y colocar en matriz de pellets

Método de Nugol

• Medir muestras con pretratamiento
• Muestra distribuida en un líquido de índice de refracción aproximadamente igual
• Pulverizar 10 mg de polvo, agregar 1 o 2 gotas de parafina y mezclar para distribuir la muestra, pasarla por debajo de otra placa de celda

Reflexión Difusa

• Muestra diluida con haluro alcalino
• La medición de fondo se hace con KBr empaquetado en la placa
• Solo se pueden analizar 50 a 100 mg de la muestra
• El polvo se diluye de 0,1 a 1,0 % en KBr y se empaqueta en placa de muestra para la medición

Método de ATR

• Puede medir muestras de polvo directamente
• Presiona la muestra contra un prisma de alto índice y medir el espectro utilizando luz infrarroja que se refleja de manera interna en el prisma (Seleniuro de Zinc o Germanio)
• Obtener información para la superficie de la muestra

Transmisión

• Método preferido para análisis cuantitativo
• Mejor sensibilidad

Reflexión Especular

• Muestra reflectante y las bandas pueden ser débiles

Muestras Liquidas

Celda liquida

• No es reproducible
• Líquidos no volátiles, espesor ajustando espaciadores o apretando tornillos

Celda fija

• Líquidos volátiles, Espesor fijo, Componentes en solución.
• Adecuado para análisis cuantitativo

ATR

• Formación de membrana de 1 a 2 um para 1000 cm-1 de radiación

Muestras Gaseosas

-

• Alta resolución para aclarar la estructura
• Purga del FTIR esencial
• Presión interna de la celda debe ajustarse para el análisis cuantitativo (760 torr)
• Efecto amplificación de señales
• Analizar componentes en trazas (% a ppb)