ESQUEMA DE UN ESPECTROFOTOMETRO DE UN HAZ

Espectrofotómetro de haz simple: cuenta con un único compartimiento de celda con

lo cual se debe realizar la medida de absorción del “blanco” para poder registrar un cero

(o referencia) y luego medir la absorción de la muestra.

FUENTE DE LUZSe necesita una fuente estable de radiaciones electromagnéticas que emita un espectro

continuo en todas las longitudes de onda de la región ultravioleta o visible. Se requiere

además que estas fuentes de radiación proporcionen un haz de radiaciones que tenga

la suficiente potencia para ser detectada y medida fácilmente.

Tipo de luz UV

Lámpara de hidrogeno

Lámpara de deuterio

Tipo de luz visible

Lámpara de tungsteno

Lámpara de xenón

MONOCROMADOR

El monocromador de un espectrofotómetro aísla las radiaciones de longitud de onda

deseada, logrando obtener luz monocromática. Está constituido por las rendijas de

entrada y salida y el elemento de dispersión.

Rendija de entrada: tiene como función reducir al máximo la luz difusa y evitar que la

luz dispersa entre en el sistema de selección de longitud de onda.

Rendija de salida: tiene como función impedir que la luz difusa atraviese la cubeta de

la muestra, que provocaría desviaciones a la Ley de Beer.

Selectores de longitud de onda (elemento Dispersor): Es la parte del Monocromador

que separa la radiación Policromática en sus componentes mas simples en rangos de

longitud de onda estrechas, es decir, permite asilar la radiación deseada. Su función es

separar la banda de radiación deseada del conjunto de radiaciones que corresponden a

la región ultravioleta visible, para hacerla pasar a través de la celda de la muestra. Con

este fin se utilizan filtros, prismas y rejillas de difracción.

Filtros

Los filtros permiten obtener las bandas de radiación deseada

eliminando las demás radiaciones por fenómenos de

absorción o de interferencia.

Los filtros de absorción desdoblan la radiación absorbiendo

ciertas longitudes de onda y permitiendo el paso de otras,

están constituidos por placas de vidrio coloreadas o bien por

un colorante suspendido en gelatina y colocando entre placas de vidrio. Con los filtros

de absorción se pueden obtener anchos de banda efectivo de 20 a 50 nm.

Los filtros de Interferencia se basan en el fenómeno de interferencia óptica para

producir bandas estrechas de radiación (10 nm), están constituidos por un dieléctrico

(CaF2 o MgF2) contenido entre dos películas metálicas semitransparentes revestidas en

las superficies interiores de dos placas de vidrio. Cuando un haz perpendicular de

radiación incide en el filtro una fracción atraviesa la primera capa y el resto se refleja.

Prismas

Por el fenómeno de refracción los prismas separan bandas pequeñas de radiaciones

que salen a diferentes ángulos dependiendo de su longitud de onda. El desdoblamiento

de la radiación se debe a la dispersión del haz de luz por la variación del índice de

refracción cuando pasa de un medio a otro de diferente densidad. El ancho de banda

efectivo de la radiación emergente depende del poder dispersor del prisma. Los prismas

son de forma triangular y de material transparente a las radiaciones de la región en que

van a ser utilizados. Para dirigir una radiación de una longitud de onda determinada a la

celda que contiene la muestra se gira el prisma.

Rejillas de Difracción

Tienen una superficie aluminizada altamente reflejante sobre la que se han grabado un

gran número de canales paralelos equidistantes llamados líneas (600-2000 por cm).

Cuando se hace incidir un haz de luz sobre la rejilla cada uno de los canales actúa

como una nueva fuente de radiación, por la dispersión producida por difracción al incidir

la radiación electromagnética en un borde agudo o por la reflexión al chocar con la

superficie aluminizada. En ambos casos el resultado es el mismo, la rejilla separa un

haz de radiación en las radiaciones componentes que se reflejan o difractan a

diferentes angulos o direcciones.

Haciendo girar la rejilla se puede dirigir

la banda de radiaciones deseada a

través de la celda muestra.

CELDALa radiación electromagnética que atraviesa la rendija de salida incide

posteriormente en la celda cuya función es contener la disolución de la sustancia

cuya absorbancia o transmitancia se desea medir. Las celdas deben ser

transparentes a la radiación a utilizar por lo que el material de las mismas varía

dependiendo de la región del espectro que se vaya a trabajar.

Las celdas pueden tener formas diferentes siendo las rectangulares y las

cilíndricas las mas utilizadas.

Región UV

Cuarzo

Sílice

Región visible

Vidrio

Plástico

DETECTORLos detectores ultravioleta visible transforman la radiación electromagnética en una

corriente eléctrica susceptible de ser medida. Los detectores más empleados son los

fototubos y los tubos fotomultiplicadores.

Fototubos

Consisten en un tubo de vidrio al vacío con una

ventana de cuarzo (cuando se usa en la región

ultravioleta) conteniendo un cátodo semicilíndrico

cubierto con una superficie fotosensible y un ánodo

metálico. Su funcionamiento se basa en un fenómeno

fotoeléctrico, en el que los fotones golpean la superficie

del cátodo desprendiendo electrones que son

colectados por el ánodo. Una señal electromagnética

es transformada en una corriente eléctrica que se puede medir fácilmente. La corriente

producida es pequeña por lo que debe ser amplificada.

Tubos fotomultiplicadores

Consta de un cátodo similar al fototubo, una serie de superficies activas llamados

dinodos y un ánodo. Repiten varias veces el fenómeno descrito para un fototubo, los

electrones desprendidos al chocar los fotones sobre la superficie fotosensible (cátodo)

son acelerados hacia otras superficies fotosensibles (dinodos) desprendiéndose varias

veces más electrones hacia el segundo dinodo y así sucesivamente. El resultado final

es que de este modo la corriente eléctrica es amplificada por un factor del orden de 10 6

haciendo más fácil su medición.

Fotodiodo

Es sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja. Para que su funcionamiento sea

correcto se polariza inversamente, con lo que se producirá una cierta circulación de

corriente cuando sea excitado por la luz. Cuando un haz de luz de suficiente energía

incide en el diodo, excita un electrón dándole movimiento y crea un hueco con carga

positiva.

Celda fotovoltaica

La luz que incide sobre el cátodo libera electrones que son atraídos hacia el ánodo, de

carga positiva, originando un flujo de corriente proporcional a la intensidad de la

radiación, que hace que absorban fotones de luz y emitan electrones. Cuando estos

electrones libres son capturados, el resultado es una corriente eléctrica que puede ser

utilizada como electricidad. Las celdas fotovoltaicas se fabrican principalmente de

silicio.

TRASDUCTORLa señal eléctrica generada por el detector y ya amplificada finalmente pasa al medidor

para ser evaluada. Con esta finalidad se utilizan amperímetros y voltímetros.

Espectrofotómetro de doble haz: es aquel que cuenta con dos compartimientos para

celdas de muestra que le permite medir simultáneamente la cantidad de energía

radiante absorbida por una matriz (blanco) y la energía absorbida por la muestra

compuesta por la matriz y la especie de interés.