Fernando Cansino JcomeAnlisis InstrumentalTarea __Profa. Lucia Romero Trevio

Detectores de infrarrojoLos detectores de infrarrojo son de tres tipos generales:Detectores Trmicos;Detectores Piroelctricos (detectores trmicos muy especializados);Detectores Fotoconductores.Los dos primeros se encuentran por lo comn en los fotmetros y en los espectrofotmetros dispersivos. Los detectores fotoconductores, en los instrumentos multiplex de transformada de Fourier. Detectores trmicosLos detectores trmicos, cuya respuesta depende del efecto calorfico de la radiacin se emplean para la deteccin de todas las longitudes de onda del infrarrojo, excepto para las ms cortas. Con estos dispositivos se mide el incremento de temperatura que resulta cuando un pequeo cuerpo negro absorbe la radiacin. La potencia radiante del haz de un espectrofotmetro de infrarrojo es muy baja (10-7 a 10-9 W), por lo que la capacidad calorfica del elemento absorbente debe de ser lo ms pequea posible para producir un cambio de temperatura detectable. Se hace todo lo posible para reducir al mnimo el tamao y el espesor del elemento absorbente y concentrar todo el haz del infrarrojo en su superficie. Bajo las mejores circunstancias, los cambios de temperatura se limitan a unas pocas milsimas de grado kelvin.El problema de la medida de la radiacin en el infrarrojo por medios trmicos se complica por el ruido trmico del medio circundante). Por este motivo, los detectores trmicos se mantienen al vaco y se protegen cuidadosamente de la radiacin trmica emitida por otros objetos cercanos. Para minimizar an ms los efectos de fuentes calorficas extraas, el haz de la fuente se hace incidir de modo intermitente. De esta forma, la seal del analito, despus de la transformacin, tiene la frecuencia del cortador y se puede separar electrnicamente de las seales de ruido extraas, las cuales varan slo lentamente con el tiempo.Termopares. En su forma ms simple un termopar consta de un par de uniones que se forma soldando los extremos de dos piezas de un metal como el bismuto, a otro metal distinto como el antimonio. Entre las dos uniones se genera un potencial que vara en funcin de su diferencia de temperatura.La unin del detector sobre la que incide la radiacin del infrarrojo se realiza con alambres muy finos o por evaporacin de los metales sobre un soporte no conductor. En cualquier caso, la unin normalmente se ennegrece (para mejorar su capacidad de absorber calor), y se sella en una cmara de vaco con una ventana transparente a la radiacin del infrarrojo.La unin hace referencia, que normalmente se aloja en la misma cmara que la unin activa, se disea para que posea una capacidad relativamente grande y se protege cuidadosamente de la radiacin incidente. Debido a que la seal del analito se hace intermitente, slo es importante la diferencia de temperatura entre las dos uniones; en consecuencia, la unin de referencia no tiene por qu mantenerse a temperatura constante. Para aumentar la sensibilidad se pueden conectar varios termopares en serie para originar lo que se llama una termopila.Un detector termopar bien diseado, es capaz de responder a diferencias de temperatura de 10-6 K. Esta cifra responde a una diferencia de potencia de aproximadamente . El termopar de un detector de radiacin en el infrarrojo es un dispositivo de baja independencia que por lo general se conecta a un preamplificador de efecto de campo que se muestra en la Figura 16-5. Tambin se puede emplear, como preamplificador en los circuitos del detector termopar, un amplificador operacional seguidor de tensin, como el que se ha mostrado en el Anexo 1F.

Bolmetro. Es un tipo de termmetro de resistencia construido con lminas de metales como platino o nquel, o con un semiconductor; en este ltimo caso se denomina termisor. Estos materiales presentan un cambio de resistencia relativamente grande con la temperatura. El elemento sensible es pequeo y esta ennegrecido para absorber el calor radiante. Los bolmetros no se utilizan tanto como otros detectores de radiacin en el infrarrojo para la regin del infrarrojo medio. Sin embargo, un bolmetro de germanio, que trabaja a 1,5 K, es un detector ideal para la radiacin comprendida en el intervalo de 5 a 400 cm-1 (de 2.000 a 25 m).Detectores piroelctricosLos detectores piroelctricos se construyen con lminas cristalinas de materiales piroelctricos, que son aislantes (materiales dielctricos) con unas propiedades trmicas y elctricas especiales. En la construccin de detectores de radiacin en el infrarrojo el material piroelctrico ms utilizado es el sulfato de triglicina (normalmente deuterado o con una fraccin de glicina sustituida por alanina).Cuando se aplica un campo elctrico a travs de un material dielctrico, tiene lugar la polarizacin elctrica, cuya magnitud es funcin de la constante dielctrica del material. Para la mayora de los dielctricos, esta polarizacin inducida decae a cero cuando se elimina el campo externo. Por el contrario, las sustancias piroelctricas, mantienen una fuerza de polarizacin dependiente de la temperatura despus de eliminar el campo. De este modo, al colocar el cristal piroelctrico entre dos electrodos, uno de los cuales es transparente a la radiacin en el infrarrojo, se produce un condensador que depende a la temperatura. Al incidir la radiacin en el infrarrojo cambia la temperatura y se altera la distribucin de carga a travs del cristal, lo que se puede detectar como una corriente en un circuito elctrico externo conectado a las dos caras del condensador. La magnitud de esta corriente es proporcional al rea de la superficie del cristal y a la velocidad de cambio de polarizacin con la temperatura. Los cristales piroelctricos pierden su polarizacin residual cuando se calientan a una temperatura denominada el punto de Curie. Para el sulfato de triglicina el punto de Curie es de 47 C.Los detectores piroelctricos tienen unos tiempos de respuesta lo suficientemente rpidos como para poder seguir las variaciones de la seal en el dominio del tiempo de un interfermetro. Por este motivo, la mayora de los espectrofotmetros de infrarrojo de transformada de Fourier emplean este tipo de detector.Detectores fotoconductoresLos detectores fotoconductores constan de una delgada pelcula de un material semiconductor como sulfuro de plomo, telururo de cadmio/mercurio o antimoniuro de indio, depositada sobre una superficie de vidrio no conductora y sellada en una cmara al vaco para proteger ala semiconductor de la atmsfera. En estos materiales, la absorcin de radiacin impulsa electrones de valencia no conductores a estados conductores de mayor energa, disminuyendo as la resistencia de carga y la cada de potencial a travs de la resistencia de carga sirve como medida de la potencia del haz de radiacin.Los fotoconductores de sulfuro de plomo son los transductores ms utilizados para la regin espectral del infrarrojo cercano de 10.000 a 333 cm-1 (de 1 a 3m). Pueden funcionar a temperatura ambiente. Los detectores fotoconductores de telururo de cadmio/mercurio se utilizan para la radiacin del infrarrojo medio y lejano. Estos detectores se deben enfriar con nitrgeno lquido (77 K) para minimizar el ruido trmico. Las longitudes de onda de corte y otras muchas propiedades de estos detectores dependen de la relacin telururo de mercurio /telururo de cadmio, la cual se puede modificar continuamente.El detector de telururo de cadmio/mercurio, que ofrece unas caractersticas de respuestas superiores a las de los detectores piroelctricos discutidos en el apartado previo, encuentran tambin una gran aplicacin en los espectrmetros de transformada de Fourier, en particular aquellos que se acoplan a equipos de cromatografa de gases.Bibliografia:D. A. Skoog, F. J. Holler, Nieman, Principios de anlisis instrumental, Quinta edicin, McGrawHill,Mxico, 2001