Principios de análisis instrumental

164 Capítulo 7 Componentes de los instrumentos ópticos «< a) A,nm Rejilla 500 1 200 350 Prisma de vidrio 400 450 500 600 800 A,nm 1 Absorción 1 1 1 1 1 1 11 1 1 b) Prisma de cuarzo 200 250 300 350 400 500 600 800 A,nm 1 A B e) o 5.0 10.0 15 .0 20.0 25.0 Distancia y a lo largo del plano focal , cm FIGURA 7.17 Dispersión en tres tipos de monocromadores. Los puntos A y B en la esca la en e) corresponden a los que se muestran en la figura 7.18. En la figura 7.18 se muestran los dos tipos más comunes de diseño de prismas. El primero es un prisma de 60°, que se fabrica por lo regular a partir de una sola pieza. Si es de cuarzo cristalino no fundido, se forma pegando dos prismas de 30°, como se ilustra en la figura 7.18a; uno se fabrica con cuarzo dextrógiro y el otro con cuarzo levógiro. De esta manera, el cuarzo ópticamente activo no causa polarización neta de la radiación emitida; este tipo de prisma se denomina prisma Cornu. En la figura 7.16b se ilustra un monocromador Bunsen con un prisma de 60°, casi siempre hecho de cuarzo. Como se observa en la figura 7.18b, el prisma Littrow es un prisma de 30° con una parte posterior pulimentada, que permite diseños de monocromadores más compactos. La refracción en este prisma ocurre dos veces en la misma interfase de modo que las características de rendimiento son similares a las de un prisma de 60° en un ensamble tipo Bunsen. Monocrornadores de rej illa La dispersión de la radiación ultravioleta, visible e infrarroja se puede lograr dirigiendo un haz policromático a través de una reji- Ejercicio: Aprenda más acerca de los monocromadores en www.tinyurl.com/skoogpia7* ·Este material se encuentra disponible en inglés. a (a) (b) FIGURA 7.18 Di spersión mediante un prisma: a) tipo Corn u de cuarzo y b) tipo Littrow. lla de transmisión o sobre la superficie de una rejilla de reflexión . La segunda es, por mucho, la opción más común. Las rejillas réplica que se usan en la mayor parte de los monocromadores, se fabrican a partir de una rejilla maestra. 14 Ésta es una superficie dura, ópticamente plana, pulimentada con una gran cantidad de hendiduras paralelas muy cercanas entre sí, hechas con una herra– mienta de diamante. Una vista de una sección transversal amplifi– cada de algunas hendiduras representativas se muestra en la figura 7.19. Una red para la región UV y visible tiene casi siempre de 300 a 2000 hendiduras/mm, y la más común de 1200 a 1400. En la región del infrarrojo, las rejillas tienen 10 a 200 hendiduras/mm; en cuanto a los espectrofotómetros diseñados para el intervalo del infrarrojo más ampliamente usado de S a 15 ¡..tm, es acepta– ble una red de alrededor de 100 hendiduras/mm. La manufactura de una óptima red maestra es tediosa, requiere mucho tiempo y es costosa porque las hendiduras tienen que ser de tamaño idén– tico, exactamente paralelas y la separación entre ellas debe ser la misma en toda la red (3 a 10 cm). Las reji llas réplica se forman con una rejilla maestrapor medio de un proceso de vaciado con resina líquida, que conserva prácticamente perfecta la exactitud óptica de la rejilla original sobre una superficie de resina transparente. Por lo regular, esta superficie se torna reflexiva al revestirla con aluminio o, a veces, con oro o platino. Rejilla en escalera. En la figura 7.19 se presenta el esquema de una rejilla de difracción en escalera, con hendiduras o marcas para que la reflexión se dé en las caras relativamente anchas y en las caras angos– tas que no se usan. Esta geometría da una difracción de la radiación muy efectiva, y la función de las marcas es concentrar la radiación en una dirección deseable. IS Cada una de las caras anchas se puede "Para una discusión interesante e informativa sobre la fabricación, prueba y ren– dimiento de las rejillas, véase C. Palmer, Diffraction Grating Handbook, 6a. ed., Rochester, NY: Newport Corp., 2005 ( www.newport.com) . Para una perspectiva histórica sobre la importancia de las rejillas en el avance de la ciencia, véase A. G. Ingalls, Sci. Amer., 1952, 186 (6), 45. 15 ). D. Ingle Jr. y S. R. Crouch, Spectrochemical Analysis, p. 66, Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 1988.