Principios de análisis instrumental

180 Capítulo 7 Componentes de los instrumentos ópticos <« a) Poza de b) Preamplificador en chip Electrodo metálico (reji lla) Aislante de SiO, FIGURA 7.35 Sistema con dispositivos de acoplamiento de carga: a) acomodo de 512 X320 pixe les y b) esquema con cuatro de los detectores individuales. aplica al electrodo de la derecha de negativo a positivo. Entonces se mide el nuevo voltaje del electrodo V 2 • La magnitud de la carga acumulada se calcula a partir de la diferencia de voltaje (V 1 - V 2 ) . En el paso d), se regresa al detector a su estado original aplicando voltajes positivos en ambos electrodos, lo cual ocasiona que los huecos migren hacia el sustrato. Sin embargo, como una alter– nativa al paso d), el detector puede volver a la condición que se observa en a) sin perder la carga que ya acumuló. Este proceso se llama modalidad de lectura no destructiva. Una gran ventaja de los dispositivos de inyección de carga respecto a los dispositivos de acoplamiento de carga es que pueden efectuarse las mediciones sucesivas mientras se ejecuta la integración. De igual manera que en el detector de diodos en serie, el chip que contiene el sistema de elementos transductores de inyección de carga también contiene circuitos integrados apropiados para ejecutar los pasos de ciclo y medición. Dispositivo de acoplamiento de carga. Los fabricantes comercializan estos componentes con presentaciones variadas. En la figura 7.35a se ilustra la disposición de los detectores individua– les en un acomodo convencional que consta de 512 X 320 pixeles. Observe que el semiconductor está formado con silicio tipo p, y el capacitar tiene polarización positiva de modo que los electrones formados por la absorción de radiación se congregan en el pozo de potencial abajo del electrodo y los huecos migran de la capa tipo n hacia el sustrato. Note también que cada pixel se conforma de tres electrodos (numerados 1, 2 y 3 en la figura 7.35b) en lugar de dos electrodos, como en los dispositivos de inyección de carga. Para medir la carga acumulada se utiliza un circuito de reloj de tres fases para desplazar por etapas la carga a la derecha del regis– trador de desplazamiento de alta velocidad que se muestra en la figura 7.35a. Luego, las cargas se transfieren hacia abajo hasta un preamplificador y después al sistema de lectura. Por consiguiente, se logra un barrido hilera por hilera de la superficie del detector. En contraste con un dispositivo de inyección de carga, el sistema de lectura neutraliza la carga acumulada. Un dispositivo de aco– plamiento de carga ofrece la ventaja de mayor sensibilidad con bajos niveles de luz. Una desventaja en algunas aplicaciones es la naturaleza destructiva del proceso de lectura. En la actualidad hay sistemas de dispositivos de acoplamiento de carga y cámaras con dimensiones de hasta 12 000 pixeles, capa– ces de detectar con muy alta resolución datos del espectro en una gama cada vez más grande de aplicaciones analíticas. Hoy se pue– den comprar cámaras con puertos USB para transferir datos a computadoras y para analizarlos, almacenarlos y exponerlos. Giles y colaboradores 26 presentaron una guía completa para seleccionar cámaras con dispositivos de acoplamiento de carga para aplicaciones espectroscópicas. En ella, ofrecen un análisis de los materiales, sensibilidad, rendimiento cuántico, consideracio– nes respecto al ruido, intervalo dinámico, resolución, modos de despliegue de la información y las piezas físicas y los programas asociados con la adquisición y uso de estos aparatos. 7E.4 Transductores de fotoconductividad Los transductores más sensibles para detectar radiación en la región del infrarrojo cercano (0.75 a 3 Jlm) son semiconductores cuyas resistencias disminuyen cuando absorben radiación dentro 26 ). H. Giles, T. D. Ridder, R. H. Williams, D. A. }ones, y M. B. Denton, Anal. Chem., 1998, 70 (19), 663A, DO!: 10.1021/ac981990y.