Principios de análisis instrumental

0.85 Número de onda, cm-1 1500 Agua ligada 1000 500 Mini-TES – MGSrrES orbitando - ~--L--------L----L-~--L-~~~ 6 lO 24 Longitud de onda, ¡.t1n FIGURA 17.18 Espectros del explorador de Marte Spirit en los que se ve un mineral no identificado que contiene agua enlazada a su estructura cristalina. Los minerales como las zeolitas y el yeso son candidatos posibles. Mini-TES= miniespectrómetro de emisión tér– mica, MGS = Mars Global Surveyor. (Cortesía de NASA/JPL/Arizona State University.) emisión en el infrarrojo, denominado espectrómetro de emisión térmica. La nave terminó su misión exploratoria en 2001 y propor– cionó información sobre la superficie y la atmósfera marcianas. El explorador de Marte Spirit está equipado con un espectrómetro de emisión térmica capaz de indicar la composición de suelos y rocas cercanas. En la figura 17.18 se ilustra un espectro de emisión infra– rroja obtenido a principios de 2004 en el que se tiene evidencia de un mineral que contiene agua, pero que no está identificado. Los espectros de emisión térmica también manifiestan indicios de la presencia de carbonatos y otros minerales hidratados. Éstos podrían haberse generado en cuerpos de agua antiguos. Spirit dejó de comunicarse en marzo de 2010; los esfuerzos para restablecer la comunicación se abandonaron en mayo de 2011. La estación de monitoreo ambiental Rover (REMS, por sus siglas en inglés) a bordo del Mars Rover Curiosity contiene un conjunto de sensores infrarrojos ubicados en uno de sus bra– zos. Éstos miden la radiación infrarroja emitida por el suelo y la atmósfera, que se utilizan para calcular las temperaturas. ' 17G MICROESPECTROMETRIA EN EL INFRARROJO Esta técnica se utiliza para obtener los espectros de absorción y reflexión de especies presentes en muestras cuyas dimensiones físicas son del orden de 10 a 500 11m. 26 Los microscopios de infra– rrojo, los primeros de los cuales fueron presentados por varios fabricantes de instrumentos en los años ochenta, constan de dos microscopios, a saber, un microscopio óptico ordinario y el otro es un dispositivo infrarrojo con sistemas ópticos de reflexión que reducen el tamaño del haz infrarrojo hasta casi el mismo tamaño 26 Véase Practica/ Cuide to Infrared Microspectroscopy, H. J. Humecki, ed., New York: Maree[ Dekker, 1995; J. Katon, Infrared Microspectroscopy i•z Modern Techniques in Molecular Spectroscopy, F. Mirabella, ed., New York: Wiley, 1998. >» 17G Microespectrometría en el infrarrojo 423 de la muestra. El microscopio óptico se utiliza para localizar visualmente la partícula o mancha que se desea estudiar con el haz infrarrojo. La fuente de infrarrojo es un espectrómetro de transformada de Fourier normal y no un instrumento con red de difracción debido a la gran sensibilidad del primero. Por lo gene– ral, el detector es un dispositivo de fotoconductividad de telururo de cadmio/telururo de mercurio enfriado con nitrógeno líquido, que es más sensible que otros tipos de detectores de infrarrojo. La microscopía infrarroja se ha aplicado a la identificación de contaminantes poliméricos, imperfecciones en películas de polímeros y en la examinación de capas de hojas de polímero laminadas. El microscopio infrarrojo ha demostrado ser bastante útil en la ciencia forense. 2 ¡ Las aplicaciones forenses incluyen la identificación de micromuestras de fibras, pintura y explosivos. La microscopía IR también se ha aplicado en la industria textil para caracterizar fibras individuales. En un sentido general, la microespectroscopia infrarroja se puede dividir en aplicaciones de mapeo de muestras o de imáge– nes de muestra. 28 En el mapeo de muestras, se toma el espectro de una región de la muestra, y luego otra región se mueve a la zona de medición y se obtiene un nuevo espectro. Esta adquisi– ción secuencial de espectros se repite hasta que se haya mapeado toda el área de interés de la muestra. En contraste, las imágenes se logran enfocando una imagen de la muestra en un detector de matriz y tomando una imagen digital. La intensidad de la radia– ción que pasa a través de cada región de la muestra se mide simul– táneamente por el detector de matriz. La distinción de mapeo/ imagen puede ser algo borrosa ya que algunos instrumentos comerciales usan una matriz de detectores para adquirir un mapa de líneas antes de reposicionar la muestra y repetir el proceso varias veces. En las imágenes hiperespectrales, las imágenes en múltiples regiones de longitud de onda se adquieren simultáneamente con un detector de matriz bidimensional. Se han usado las regiones infrarrojas medias y cercanas, aunque la instrumentación es dife– rente en las dos regiones espectrales. La espectroscopia Raman (véase el capítulo 18) también se usa ampliamente en aplicaciones de imágenes hiperespectrales. Estas técnicas de imagen a menudo se conocen como métodos de imágenes químicas. Las aplicaciones biomédicas de imágenes y mapeo infrarro– jos incluyen el examen de muestras de tejidos y la formación de imágenes de células individuales. 29 La microespectroscopia infra– rroja se ha aplicado al examen de materiales agrícolas, vegetales y alimenticios, así como a polímeros y productos farmacéuticos. 30 Aunque muchas de estas técnicas son bastante nuevas, sin duda, veremos muchas más aplicaciones en el futuro cercano. 27 Véase Infrared and llmnan Spectroscopy in Forensic Science, J. M. Chalmers, H. G. M. Edwards y M. D. Hairgreaves, eds., Chichester, UK: Wiley, 2012. 28 P. R. Griffiths y E. V. Miseo en Infrared mzd llaman lmaging, 2a. ed., cap. 1, R. Sal– zer y H. W. Siesler, eds., Weinheim, Germany: Wiley-VCH, 2014. 29 C. Krafft y J. Popp, cap. 3, S. Gamsjaeger, R. Mendelsohn, K. Klaushofer y E. P. Paschalis, cap. 4, M. Diem et al. , cap. S, en Izzfrared and Raman Imaging, 2a. ed., R. Salzer y H. W. Siesler, eds., Weinheim, Germany: Wiley-VCH, 2014. 30 H. Schulz, A. Krahmer, A. Naumann y G. Gudi, cap. 6, V. Bellon-Maurel y N. Gorretta, cap. 7, E. Grotheer et al. en Infrared and llaman Spectmscopic Imaging, 2a. ed., R. Salzer y H. W. Siesler, eds., Weinheim, Germany: Wiley-VCH, 2014.