Principios de análisis instrumental

a) -o~ 1 Energía radiante b) ))) 5C Intensificación de la relación señal/ruido 103 m Haz nn'' '"' ~ Bujías e) FIGURA 5.6 Cortadores mecá ni cos para modular un haz luminoso: a) corta– dor de di sco giratorio, b) cortador de aspas giratoria s, e) diseño de horqueta oscilante de si ntoni zació n donde la oscilación de un aspa ocasiona interrup– ciones periódicas de un haz luminoso. tro de potencia A se modula para obtener un a señal de banda angosta de 400 Hz, la cual después se amplifica por un factor de 10 5 . Como se ilustra en el espectro de intensidad B, que se observa en el centro de la figura, la amplificación introduce ruido llj y ruido en la línea de potencia. Gran parte de este ruido se puede eliminar con la ayuda de un fi ltro de paso alto apropiado, como el que se muestra en la figura 2.lla. La demodulación de la señal fil– trada origina la señal cd amplificada cuyo espectro de intensidad se presenta en C. La modulación de la señal analíti ca se puede lograr de varias maneras. En la espectroscopia, las fuentes de radiación son moduladas por dispositivos mecánicos llamado s troceadores o cortadores, como los que se ilustran en la figura 5.6. Estos equipos bloquean físicamente el haz de luz cada cierto tiempo. La radia– ción que pasa se alterna entre intensidad completa e intensidad nula. Cuando se convierte en una seíi.al eléctrica, el resultado es una onda cuadrada que tiene la frecuencia de interrupción del haz. De manera alternativa , algunas fuentes de lu z se pueden pulsar en forma electrónica para que produzcan el mismo efecto alternante de encendido-apagado. La espectroscopia de absorción atómica (véase capítulo 9) pro– porciona un ejemplo del uso de un troceador mecánico para modu– lar señales. El ruido es una gran preocupación al detectar y medir las fluctuaciones de las señales de baja frecuencia provenientes de fuentes de absorción atómica inherentes a las flamas y otros disposi– tivos de atomización. Con el fin de reducir al mínimo estos proble– mas de ruido, en la fuente luminosa de los instrumentos de absorción atómica se coloca un disco giratorio con ranuras en la trayectoria del haz, como se puede ver en la figura 5.7. La rotación del cortador pro– duce una señal radiante que fluctúa en forma periódica entre cero y alguna intensidad máxima. Después de la interacción con la mues– tra en la flama, el transductor genera una señal eléctrica de onda cuadrada cuya frecuencia depende del tamaño de las ranuras y de la rapidez a la cual gire el disco. Por lo regular, el ruido inherente a las flamas y otros dispositivos de atomización es de baja frecuencia y se puede reducir de manera notable mediante un amplificador ca que se sintoniza a la frecuencia del cortador. El amplificador ca no solo amplifica la señal y discrimina contra el ruido, sino que también convierte la señal de onda cuadrada en una señal sinusoidal, como se muestra en las formas de onda de la figura 5.7. 1 1 1 1 Celda de Jlfl.J JV\ , ........ r···········M Fuente ""'- ~ ~~'- __M ______________ ~- ____________ L _e 11 ,:,~~~io I 1 Señal de referencia ¡ ¡ 1 : . .. . . .... . . ........ . : l Demodulador l sincrónico Señal cd t 1 L---------------------------~ Ampli ficador de ci erre FIGURA 5.7 Amplificador de cierre para mediciones espectrométricas de absorción atómica . El cortador convierte el haz de la fuente en una se ñal de apagado-encendido que atraviesa la celda de la flama donde ocurre la absorción. Des– pués de seleccionar una longitud de onda y transformarla en una señal eléctrica mediante el transductor, la entrada de onda cuadrada ca hacia el amplificador de cierre es amplificada y convertida en una señal sinusoidal por el amplificador sintonizado.