Principios de análisis instrumental

)}) lOA Espectroscopia de emisión con fuentes de plasma 233 5000 4000 "' 3000 E " ¡¡ ::l u 2000 2 E :J o o .~ u o ·;;; .~ .... 2 ~ U) o ·- .~ ¡; " :r: :r: ~ 1000 o 240 Longitud de onda (nm) FIGURA 10.3 Espectro de una roca marciana obtenida por el sistema ChemCam LIBS a bordo del rover Curiosity (Cortesía de la NASA) . analizador de la LIBS de escritorio podría determinar elementos traza, incluyendo elementos ligeros como el Al, Mg y C, en casi cualquier matriz. 18 Los nuevos desarrollos han conseguido la miniaturización de los instrumentos para la LIBS, inicialmente estimulado por la inclu– sión de un paquete de instrumentos para la LIBS en el Laboratorio Científico de Marte, actualmente activo en el planeta Marte. El ins– trumento la LIBS es parte del paquete ChemCam en el rover Curio– sity. El sistema ChemCam consiste en una cámara con un lente de telefotografía y el sistema LIBS. El láser LIBS permite que se muestre el suelo marciano o alguna roca de interés de manera remota, sin contaminación del brazo robótica, y que sea analizada en un espec– trómetro a bordo. La figura 10.3 muestra un ejemplo de un espectro obtenido con un instrumento LIBS. Este paquete ha permitido que se construyan perfiles a profundidad utilizando el láser para formar un túnel a través de las superficies rocosas, con sólo unos disparos del láser a la vez. El sistema ChemCam ha permitido que se constru– yan modelos tridimensionales de la superficie blanco. 10A.4 Espectrómetros con fuente de plasma En la tabla 10.1 se proporcionan las propiedades más importan– tes de un instrumento ideal para espectroscopia de emisión de plasma. El espectrómetro ideal no existe todavía, en parte porque algunas de estas propiedades se excluyen mutuamente. Por ejem– plo, una elevada resolución requiere rendijas estrechas, que casi siempre reducen la relación señal-ruido y, por tanto, la precisión de las lecturas de intensidad. No obstante, los instrumentos actua– les se aproximan a los ideales que se enlistan en la tabla. En la actualidad, una docena o más de fabricantes de ins– trumentación ofrecen espectrómetros de emisión de plasma. Sus diseños, las características de desempeño y los intervalos de longitud de onda son muy variados. La mayoría abarca por com– pleto el espectro ultravioleta y visible, desde 170 hasta 800 nm. 18 TSJ Incorporated, Shoreview, MN, 55126. Algunos instrumentos están equipados para trabajar en condicio– nes de vacío, con lo que pueden llegar a longitudes de onda del ultravioleta de hasta 150 o 160 nm. Esta región de longitudes de onda corta es importante porque elementos como fósforo, azufre y carbono tienen líneas de emisión en este rango. Los instrumentos para la espectroscopia de emisión son de tres tipos básicos: secuenciales, multicanales simultáneos y de transfor– mada de Fourier. Los instrumentos tipo transformada de Fourier no han sido ampliamente utilizados en la espectroscopia de emisión. Los instrumentos secuenciales se programan para pasar desde la línea de un elemento hasta la línea del segundo elemento, deteniéndose sólo lo suficiente (algunos segundos) en cada una para medir sus intensidades con una relación señal-ruido satisfactoria. En cambio, los instrumentos multicanal están diseñados para medir en forma simultánea, o casi, las intensidades de las líneas de emisión para una gran cantidad de elementos (algunas veces hasta cincuenta o sesenta). Cuando se tienen que determinar varios elementos, los instrumentos secuenciales requieren mucho más tiempo para la TABLA 10.1 Propiedades deseables de un espectrómetro de emisión l. Alta resolución (0.01 nm o A/11Jt < 100 000) 2. Rápida adquisición y recuperación de señal 3. Poca luz errante 4. Amplio rango dinámico (>10 6 ) 5. Identificación y selección exacta y precisa de la longitud de onda 6. Lecturas de intensidad precisas ( < 1% desviación estándar relativa a 500 X del límite de detección) 7. Alta estabilidad con respecto a los cambios ambientales 8. Corrección de fondo sencilla 9. Operación computarizada: lectura de salida, almacenamiento de datos, manipulación, etcétera