Espectrofotómetro

Espectrofotómetro ( espectro latino  - visible, visión, otro griego φῶς , genitivo φωτός - luz y μετρέω - mido) - un dispositivo diseñado para medir la relación de dos flujos de radiación óptica , uno de los cuales es un flujo incidente en la muestra en estudio, el otro es el caudal que ha experimentado una u otra interacción con la muestra. Le permite realizar mediciones para diferentes longitudes de onda de radiación óptica , respectivamente, como resultado de las mediciones, se obtiene un espectro de relaciones de flujo.

El espectrofotómetro es el principal instrumento utilizado en la espectrofotometría . Normalmente se utiliza para medir los espectros de transmisión o los espectros de reflectancia de la radiación. [1] .

Construcción

Las figuras muestran dos esquemas principales de espectrofotómetros que miden la reflectancia de apertura espectral de una muestra en relación con un estándar de trabajo con una característica espectral conocida. Es posible colocar el monocromador en un haz de luz reflejada de la muestra o estándar, o iluminar la muestra y el estándar con radiación monocromática después del monocromador.

Para mejorar el rendimiento y la precisión de la medición, los espectrofotómetros modernos también utilizan monocromadores duales .

Esquemas estructurales

Hay dos esquemas para construir espectrofotómetros: en forma de placa en forma de cuña y usando un esquema heterodino para recibir radiación de luz. .

Espectrofotómetro en forma de cuña

El espectrofotómetro está hecho en forma de placa en forma de cuña, en una de cuyas superficies se aplica una capa delgada parcialmente transmisora, y en la otra superficie se aplica una capa reflectante, parcialmente transmisora ​​de la radiación de luz.

El principio de funcionamiento del espectrofotómetro se basa en el registro de franjas de interferencia de una onda de luz estacionaria mediante la proyección de una imagen de un sistema de franjas de interferencia en reglas fotosensibles. Al mismo tiempo, el método de procesamiento de señales difiere de la espectroscopia de Fourier tradicional solo en que las señales no se convierten en frecuencias temporales, sino espaciales.

El espectrofotómetro tiene una alta inmunidad al ruido frente a la radiación de luz incoherente.

Esquema heterodino para recibir radiación de luz

En este esquema, el espectrofotómetro está equipado con un segundo láser con una frecuencia de radiación que difiere de la frecuencia del primer láser por la frecuencia del pulso de luz.[ especificar ] . En este caso, se forman franjas de interferencia con prácticamente el mismo período d a partir de la radiación del segundo láser.[ aclarar ] , y en una capa delgada, como en un mezclador, se producen golpes ligeros. Las señales eléctricas resultantes se registran y se someten a una transformada de Fourier bidimensional.

Filtros

Puede ser utilizado en la impresión[ aclarar ] los siguientes filtros :

  • POL es un filtro polarizador. Se utiliza para obtener un espectro hipotético después de que se haya curado la pintura.
  • D65 : se utiliza para simular una fuente de radiación D65.
  • Corte UV : se utiliza para medir la densidad óptica de papeles que utilizan blanqueadores ópticos fluorescentes.
  • No - designación[ ¿dónde? ] Sin filtro. Normalmente[ aclarar ] se utiliza vidrio transparente para proteger el espectrofotómetro del polvo.

Fuentes de radiación

Las principales fuentes de radiación son :

  • A (luz de lámpara incandescente, 2856 K)
  • C (luz solar indirecta, 6774 K)
  • D (luz del día, 5000 K)
  • D65 (luz del día, 6500 K)
  • F11 (luz fluorescente de banda estrecha emitida por el tubo Philips TL84[ refinar ] )

Disposición óptica

Geometría de medida

La Comisión Internacional de Iluminación recomienda 4 geometrías diferentes para medir el espectro de reflectancia:

  • 45/0 (la muestra se ilumina con uno o más haces de luz cuyos ejes forman un ángulo de 45 ± 5° con respecto a la normal a la superficie de la muestra).
  • 0/45 (la muestra es iluminada por un haz de luz cuyo eje forma un ángulo de no más de 10° con la normal a la muestra ).
  • D/0 (la muestra se ilumina de forma difusa utilizando una esfera integradora. La esfera integradora puede tener cualquier diámetro, siempre que el área total de los agujeros no supere el 10% de la superficie reflectante interna de la esfera).
  • 0/D (la muestra se ilumina con un haz de luz cuyo eje forma un ángulo de no más de 10° con la normal a la muestra . El flujo reflejado se recoge utilizando una esfera integradora).

Modificación de geometrías de medida básicas

Para eliminar el componente especular de los materiales de alto brillo, el receptor de luz se coloca en un ángulo de 8° con respecto a la normal, y una trampa de deslumbramiento se coloca frente a él simétricamente con respecto a la normal. La luz que no incide sobre la muestra en un ángulo de 8° (debido a la trampa de deslumbramiento) no se refleja especularmente en la dirección del receptor, por lo tanto, el haz reflejado por la muestra consiste únicamente en luz difusa. En tal caso, la geometría de medición se convierte en D/8 . Si el componente espejo está habilitado, entonces la designación de dicho componente es D/8:i (la trampa está cerrada). Si está deshabilitado, la geometría de medición se indica mediante D/8:e (trampa abierta).

Aplicación

Los espectrofotómetros pueden operar en varios rangos de longitud de onda, desde ultravioleta hasta infrarrojo . Dependiendo de esto, los dispositivos tienen diferentes propósitos.

Utilizado en colorimetría y análisis espectral .

El objetivo principal de los espectrofotómetros en la industria de la impresión es linealizar y calibrar con precisión los procesos de impresión. Los espectrofotómetros proporcionan mediciones puntuales y automatizadas para crear perfiles ICC de alta calidad .

Especificación

  • La resolución espectral es el ancho mínimo posible del espectro de radiación óptica, que se dirige a la muestra en estudio en el espectrofotómetro. Expresado en longitudes de onda [2] .
  • La resolución espectral es una cantidad adimensional igual a la relación entre la longitud de onda de la radiación y la resolución espectral en esta longitud de onda [2] .
  • El rango espectral es el rango dentro del cual puede operar el espectrofotómetro. Para la mayoría de los casos, la industria de la impresión evalúa el espectro de radiación de luz en el rango de longitud de onda visible de 380 a 730 nm. En algunos casos, puede ser necesario evaluar los componentes ultravioleta e infrarrojo de la radiación. Los espectrofotómetros miden únicamente el espectro de emisión. Todas las demás características se consideran a partir de datos espectrales.
  • La consistencia entre instrumentos es la dispersión de los valores medidos de la misma muestra medidos por el instrumento de referencia y de prueba.
  • La repetibilidad se refiere a la precisión de las mediciones realizadas por los mismos operadores en múltiples mediciones con los mismos instrumentos en las mismas muestras.

Enlaces

Notas

  1. ↑ Espectrofotómetro Nikitin V. A. // Enciclopedia física / Cap. edición A. M. Projorov . - M .: Gran Enciclopedia Rusa , 1994. - T. 4. - S. 626. - 704 p. - 40.000 copias.  - ISBN 5-85270-087-8 .
  2. ↑ 1 2 Nikitin V. A. Instrumentos espectrales // Enciclopedia física / Cap. edición A. M. Projorov . - M .: Gran Enciclopedia Rusa , 1994. - T. 4. - S. 611-615. - 704 pág. - 40.000 copias.  - ISBN 5-85270-087-8 .