SISTEMA PETROLERO

TÉCNICAS COMPLEMENTARIAS PARA LA APLICACIÓN DE LA MICROSCOPIA DE MINERALES OPACOS

FOTOMETRÍA

Fotometría es la ciencia que se encarga de la medición de la intensidad de la luz, como el brillo percibido por el ojo humano. Es decir, estudia la capacidad que tiene la radiación electromagnética de estimular el sistema visual. No debe confundirse con la Radiometría, que se encarga de la medida de la luz en términos de potencia absoluta. Cuando la intensidad es medida en varios ángulos de una luminaria, el proceso es denominado goniofotometría.

La fotometría se apoya en una herramienta conocida como Reporte Fotométrico, esencial en el proceso de diseño, ya que contiene todos los datos requeridos para la correcta selección y aplicación de variadas fuentes de luz en el espacio a iluminar. El reporte provee información que permite al profesional de iluminación predecir el desempeño de un sistema de iluminación, además de calcular la cantidad de luminarias requeridas y proveer la información específica de la iluminancia.

¿Por qué usar fotometría?

La fotometría se aplica para la correcta selección de equipos y/o dispositivos a utilizar o proponer para su correcta aplicación en el proceso de diseño de iluminación. Los involucrados en el proceso de diseño o aplicaciones especiales deben acudir a las extensiones fotométricas para contar con las herramientas necesarias que les sirvan para hacer una selección correcta de luminarias. Conocer a fondo el reporte fotométrico brindará todos los elementos necesarios para extraer la información necesaria de cada tipo de luminaria. Los practicantes en los variados ramos donde se aplica un estímulo visual deben sustentar sus intenciones y transmitir sus razonamientos y decisiones en el proceso de diseño. Si no se utiliza la fotometría existirá un modelo de diseño sin fundamentos que no contará con los argumentos sólidos para su aplicación. Un entorno mal iluminado traerá como consecuencia consumos innecesarios o mal administrados, mala distribución de la luz o bien, selección inadecuada de las luminarias en función de los espacios o superficies a iluminar.

Reflexión y Refracción de la luz

La reflexión de la luz es el cambio de dirección que experimenta la luz cuando choca contra un cuerpo. La reflexión de la luz hace posible que veamos los cuerpos que no tienen luz propia. Por ejemplo, la Luna pude verse gracias a que refleja la luz que llega del sol. La reflexión de la luz nos permite apreciar el color de los cuerpos.

La reflexión de la luz se produce tanto en los objetos opacos como en los traslúcidos, y por eso podemos verlos, incluso los cuerpos transparentes reflejan una mínima parte de la luz que reciben.

Los espejos son un ejemplo de cuerpos que reflejan la luz. Los espejos son cuerpos opacos que tienen una superficie lisa y pulimentada y que refleja toda la luz que reciben. Pueden ser planos, cóncavos y convexos.

La refracción de la luz es el cambio de dirección que experimenta la luz cuando pasa de un material a otro; por ejemplo, cuando pasa desde el aire hasta el agua. La refracción de la luz puede hacer que veamos los cuerpos más grandes o pequeños de lo que son en realidad. Por eso vemos los cuerpos más grandes cuando los miramos a través de una lupa.

La refracción de la luz también hace que veamos los cuerpos más de cerca o más de lejos de lo que están en realidad. Por eso un cuerpo que está sumergido en el agua nos parece que está más cerca de lo que de verdad está.

Las lentes son un ejemplo de cuerpos que refractan la luz. Las lentes son cuerpos transparentes que tienen una o dos caras curvas y que refractan la luz que les llega. Las lentes forman imágenes que son más grandes o más pequeñas que los objetos que se miran a través de ellas.

CRISTALOGRAFÍA DE RAYOS X

Proceso de determinación de la estructura de una molécula por cristalografía de rayos X

La cristalografía de rayos X es una técnica experimental para el estudio y análisis de materiales, basada en el fenómeno de difracción de los rayos X por sólidos en estado cristalino.

Los rayos X interactúan con los electrones que rodean los átomos por ser su longitud de onda del mismo orden de magnitud que el radio atómico. El haz de rayos X emergente tras esta interacción contiene información sobre la posición y tipo de átomos encontrados en su camino. Los cristales, gracias a su estructura periódica, dispersan elásticamente los haces de rayos X en ciertas direcciones y los amplifican por interferencia constructiva, originando un patrón de difracción. Existen varios tipos de detectores especiales para observar y medir la intensidad y posición de los rayos X difractados, y su análisis posterior por medios matemáticos permite obtener una representación a escala atómica de los átomos y moléculas del material estudiado.

Max von Laue realizó los primeros experimentos de cristalografía de rayos X en 1912. Von Laue, William Henry Bragg y William Lawrence Bragg desarrollaron inicialmente la teoría de difracción de cristales, tarea a la que pronto se sumaron otros científicos. A lo largo del siglo XX tuvieron lugar varios avances teóricos y técnicos, como la aparición de los superordenadores y el uso de sincrotrones para la producción de rayos X, que resultaron en un creciente capacidad del método para determinar las propiedades estructurales de todo tipo de moléculas: sales, materiales inorgánicos complejos, proteínas y hasta componentes celulares como los ribosomas. Es posible trabajar con monocristales o con polvo microcristalino, consiguiéndose diferentes datos en ambos casos. Para las aplicaciones que requieren solo una caracterización precisa de los parámetros de la red cristalina, puede ser suficiente la difracción de rayos X por polvo; para una dilucidación precisa de las posiciones atómicas se prefiere trabajar con monocristales.

La mayor limitación de este método es la necesidad de trabajar con sistemas cristalinos, por lo que no es aplicable a disoluciones, a sistemas biológicos in vivo, a sistemas amorfos o a gases. En algunos casos, los rayos X pueden romper los enlaces químicos que mantienen la integridad estructural, lo que resulta en un modelo distorsionado de la molécula estudiada. Este problema afecta especialmente a los materiales de interés biológico.

ADQUISICION DE DATOS

Fuentes de rayos X

Los experimentos de cristalografía de rayos X se pueden realizar, o bien con un tubo de rayos X o usando la radiación sincrotrón emitida por aceleradores de partículas. En los tubos de rayos X, se aplica un voltaje para acelerar un haz de electrones producidos por calentamiento de un filamento de wolframio—el cátodo. Los electrones acelerados colisionan contra un material metálico —el ánodo— y durante la consiguiente desaceleración emiten radiación de Bremsstrahlung de espectro continuo, es decir, compuesta de múltiple longitudes de onda. El ánodo absorbe parte de los rayos X emitidos por los electrones y emite a su vez rayos X de las longitudes de onda características del metal. Por ejemplo, un ánodo de cobre emite principalmente en la longitud de onda de 1,5405 Å. La radiación de Bremsstrahlung y otras líneas de emisión características menos intensas se filtran con un metal absorbente. En el ejemplo del ánodo de cobre, se utiliza níquel, que es bastante transparente a los rayos X de 1,5405 Å pero absorbe eficazmente la radiación a longitudes de onda menores, obteniéndose un haz de rayos X bastante monocromático.60 Los tubos de rayos X son relativamente baratos y los laboratorios de investigación los suelen utilizar para realizar experimentos in situ.

La radiación sincrotrón se obtiene cuando un haz de electronesn. 14acelerados hasta alcanzar una velocidad cercana a la de la luz son desviados de su trayectoria por medio de un campo magnético. La radiación sincrotrón es de espectro continuo y la longitud de onda deseada para el experimento se puede seleccionar mediante un monocromador. Las fuentes de radiación sincrotrón emiten rayos X mucho más intensos que los generados por los tubos y son necesarias para mejorar la calidad de la difracción cuando los cristales son muy pequeños o están compuestos de átomos ligeros, que interaccionan débilmente con los rayos X.

Detectores

Existen varios tipos de detectores usados en los experimentos de cristalografía. El detector bidimensional más usado durante mucho tiempo fue la película fotográfica, actualmente reemplazada por otros detectores más sensibles a los rayos X. Otro detector clásico es el contador proporcional unidimensional, normalmente un detector de centelleo, instalado en un difractómetro y controlado por ordenador. Este tipo de detector mide las reflexiones una a una y todavía se usa para la cristalografía de moléculas pequeñas, pero es poco eficaz en los experimentos con macromoléculas, donde el número de reflexiones ronda entre 10 000 y 100 000.61

A partir de los años 1990 empezaron a aparecer nuevos detectores, como las «placas de imagen» (image plates). Las placas de imagen están recubiertas de un material fosforescente, donde los electrones incrementan su energía al absorber los rayos X difractados y son atrapados en este nivel en centros de color. Los electrones liberan la energía al iluminarse la placa con luz láser, emitiendo luz con intensidad proporcional a la de la reflexión. Estos detectores son un orden de magnitud más sensibles que la película fotográfica y poseen un margen dinámico superior en varios órdenes de magnitud, lo que facilita la medición simultánea de las reflexiones más intensas

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