Principios de análisis instrumental

Espejo de la fuente ajustado por computadora ))) lOA Espectroscopia de emisión con fuentes de plasma 235 ~ ·~"'"'' "' --~ \-~ \, ~,~ ~ ------=====--- ~- \ Rendija~~ ....._:' de entrada~~ \ ', ~~ f¡ ~~ colimador \ , ~~¡) Espejo CJ Fuente FIGURA 10.5 Esquema del sistema de espectrógrafo con red en escalera. contienen una serie de tubos fotomultiplicadores para efectuar la detección y los segundos se basan en dispositivos bidimensionales de inyección de carga o en dispositivos de acoplamiento de carga como transductores. Los espectrógrafos antiguos utilizaban emul– siones fotográficas como transductores. Policromadores. En algunos espectrómetros de emisión de canales múltiples los fotomultiplicadores están detrás de rendi– jas fijas a lo largo de la curva focal de un policromador de rejilla como el diseño de Paschen-Runge que se ilustra en la figura 10.6. En este caso, la rendija de entrada, la rendija de salida y la super– ficie de la rejilla se localizan en la circunferencia de un círculo de Rowland, cuya curvatura corresponde a la curva focal de la rejilla cóncava. La radiación que proviene de las distintas rendijas fijas choca en los tubos fotomultiplicadores. Las rendijas vienen confi– guradas de fábrica para transmitir las líneas de elementos elegidos por el usuario. En dichos instrumentos, el cambio de la distribu– ción de líneas es barato, y todo con el fin de incorporar nuevos elementos o eliminar otros. Las señales provenientes de los distin– tos tubos fotomultiplicadores se integran, luego se digitalizan los voltajes de salida, se transforman en concentraciones y los resul– tados se guardan y se despliegan. La rendija de entrada se puede mover de manera tangencial en el círculo de Rowland mediante un motor de etapas. Este dispositivo permite explorar los picos y proporciona información de las correcciones del fondo. Ciertos espectrómetros basados en policromadores con foto– multiplicadores como transductores se han utilizado tanto con fuentes de plasma como de arco y chispa. En el caso de análisis de rutina rápidos, estos instrumentos son muy útiles. Por ejemplo, en la fabricación de aleaciones se puede completar la determinación cuantitativa de 20 o más elementos a los cinco minutos de haber recibido una muestra; de este modo es posible lograr un control riguroso de la composición de un producto final. Además de la rapidez, los espectrómetros multicanal fotoeléc– tricos, suelen tener la ventaja de una buena precisión analítica. En condiciones ideales se ha obtenido una reproducibilidad del orden de 1% respecto a la cantidad presente. Puesto que otros componen– tes del instrumento, como la fuente, muestran niveles de precisión menores que el espectrómetro, no se consigue la misma alta calidad en todo el proceso de medición. Los instrumentos multicanal de este tipo son más caros que los instrumentos secuenciales que se describieron en el apartado anterior y no son tan polifacético S. Instrumento con dispositivo de inyección de carga. Diver– sas compañías ofrecen espectrómetros simultáneos multicanal que disponen de espectrómetros de red de escalera y dispositivos con arreglos bidimensionales. Este tipo de instrumentos ha sus– tituido otros tipos de espectrómetros multicanal de emisión en muchas aplicaciones. La figura 1O. 7 es un diagrama óptico de un espectrómetro en escalera que contiene un dispositivo de inyección de carga para operación simultánea. 19 Usa un prisma de fluoruro de cal– cio para seleccionar los órdenes del espectro que la red en esca– lera forma después (véase también la figura 7.19). El transductor es un dispositivo de inyección de carga (sección 7E.3) de 8.7 por 6.6 mm que contiene 94672 elementos transductores. Un espejo de cámara toroidal enfoca las imágenes de la ranura sobre la superfi– cie del transductor. Con el fin de eliminar las corrientes residuales en los elementos transductores, la unidad se aloja en un criostato de nitrógeno líquido que está a una temperatura de 135 K. Se utiliza un conjunto de 39 elementos transductores, deno– minado ventana de lectura, para controlar cada línea espectral, tal como se muestra en la figura 10.8a. Por lo regular, como se ilus– tra en la imagen proyectada de una de las ventanas denominadas "ventana de observación", la línea espectral se enfoca sobre los nueve elementos centrales de la ventana y los 15 elementos situa– dos en ambos lados del grupo central para proporcionar datos sobre la intensidad del fondo. En la figura 10.8b se muestran las intensidades registradas por la ventana de lectura para la línea del 19 Consulte M.). Pilon, M. B. Denton, R. G. Schleicher, P. M. Moran y S. B. Smith, Appl. Spectrosc., 1990, 44, 1613, DO!: 10.1366/00037029044 17490.