Principios de análisis instrumental

238 Capítulo 10 Espectrometría de emisión atómica <« tos. En el caso de los no metales, como el fósforo y el arsénico, los límites de detección están multiplicados por un factor de 100. Instrumento con dispositivo de acoplamiento de carga. En la figura 10.9 se ilustra el diagrama óptico de un espectró– metro comercial que contiene dos sistemas de red de escalera y dos dispositivos de acoplamiento de carga; uno de los sistemas para la región de 160 a 375 nm y el otro para la región de 375 a 782 nmY La radiación proveniente del plasma entra en el espec– trómetro a través de una rendija y luego se dispersa por medio de una red de escalera. La radiación incide en un elemento disper– sor transversal de Schmidt, el cual separa los órdenes de la radia– ción ultravioleta, así como el haz de radiación ultravioleta del haz de radiación visible. El elemento de Schmidt consiste en una red marcada sobre una superficie esférica, que tiene un orificio en el centro por donde pasa la radiación visible y llega a un prisma, donde tiene lugar la separación de sus órdenes, como se ilustra en la figura 7.21. Los dos haces dispersados se enfocan enton– ces sobre la superficie de los elementos transductores, como se muestra. Observe que el esquema de la superficie del transductor del ultravioleta se muestra ampliada en la figura 10.9. Estos sistemas detectores únicos constan de numerosas sub– arreglos, o arreglos en serie, fabricados en un circuito integrado de silicio, cada subarreglo se sitúa de tal manera que de tres a cuatro de las principales líneas de emisión de cada uno de los 72 elementos incida en su superficie. Cada segmento en serie consta de un dispositivo de acoplamiento de carga lineal (no bidimensio– nal) que está formado por 20 a 80 pixeles. Los segmentos en serie, están constituidos por registros fotosensibles individuales, regís- 21 Para una descripción detallada de este instrumento, véase T. W. Barnard et al., Anal. Chem., 1993, 65, 1225, DOI: 10.1021/ac00057a020; T. W. Barnard, et al., Anal. Chem., 1993,65, 1231, DOI: l0.1021/ac00057a02 1. Apertura de entrada Colimador parabólico tros de almacenamiento y de salida, y salida electrónica. Puesto que cada segmento en serie puede trabajar por separado, los tiem– pos de integración de carga pueden variar en un intervalo lo sufi– cientemente amplio para obtener variaciones dinámicas de 105 o mayores. Aunque sólo hay 224 de estos segmentos en serie en el sistema (235 en la versión que se produce en la actualidad), múl– tiples líneas inciden en muchas de las subarreglos, por lo que se pueden controlar de manera simultánea alrededor de 6000 líneas. En la versión comercial de este espectrómetro, uno de los espejos que dirige la radiación hacia el sistema óptico está con– trolado por computadora, de modo que la vista del plasma puede ser axial, radial o una mezcla de ambas. Esta configuración facilita también el mejoramiento de la señal del espectrómetro. Todo el sistema óptico está dentro de un contenedor libre de impurezas, a temperatura controlada, y está protegido contra la intensa radia– ción UV del plasma entre la toma de muestras mediante un obtu– rador de operación automática para aumentar la vida del espejo de entrada. Además, hay una lámpara de mercurio incorporada al mecanismo del obturador para calibrar en forma periódica al espectrómetro. Hay diversos modelos de espectrómetros que abar– can el intervalo espectral de 163 a 782 nm o segmentos de éste, lo cual depende de si están instaladas una o ambas configuraciones. Instrumento combinado. Una aplicación interesante y útil del policromador de Paschen-Runge y detectores en disposiciones modulares es el espectrómetro de la figura 10.10a. Se acomodan 15 o 16 módulos de dispositivos de acoplamiento de carga en serie (ocho son visibles) a lo largo de la circunferencia del círculo de Rowland para proporcionar casi una cobertura total de los 140 a los 670 nm. Cada uno de los módulos del detector (véase la figura 10.1 0b) contiene un espejo que refleja la radiación hacia la forma– ción de dispositivos de acoplamiento de carga, el cual es paralelo al plano del círculo de Rowland. Los módulos se pueden intercambiar Prisma FIGURA 10.9 Espectrómetro en escalera con una configuración segmentada de dispositivos de acoplamiento de carga.