Instrumentacion Final

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  ESPECTROSCOPIA A TÓMICA INSTRUMENTACIÓN

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 ESPECTROSCOPIA ATÓMICA

INSTRUMENTACIÓN

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Luis Carlos Flores Luna 1447626

Victor Alberto Hillel Urquidi1569761

Nancy Daniela Leal Sanmiguel1485687

Daniella Nolasco López1569764

Daniela Alejandra Orduña Cruz1488825

Dannya Jaazai Ortega Flores1488061

Daniel Ramos Simental 1493666

INTEGRANTES

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 ANCHURA DE RAYAS ATÓMICAS

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 PRINCIPIO DE INCERTIDUMBRE DE HEISENBERG

La anchura de raya está regida por el éste efecto de la mecánica

cuántica.

Estipula que cuando más breve es la vida de un estado excitado,

más incierta es su energía relativa al estado fundamental

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Donde:

E= Incertidumbre de la diferencia de energía entre el estadofundamental y excitado.

t= La vida del estado excitado antes de decaer al estado

fundamental.

h= es la constante de Planck. (6.62606896(33) ×10 -34J·s

Si disminuye t, aumenta E.

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 PRINCIPIO DE INCERTIDUMBRE DE HEISENBERG

Supongamos que la diferencia de energía (E) entre el estado

fundamental y excitado de un átomo corresponde a luz visible de

una longitud de onda =500nm. Esta diferencia de energía es

E = hc/ = 4.0 × 10-19J

La incertidumbre relativa de la diferencia de energía es:

E/E 2 × 10.La incertidumbre relativa de la longitud de onda / es igual a la

incertidumbre relativa de la energía:

Debido a lo anterior, podemos deducir que la anchura natural de

raya de una señal de absorvión o emisión atómicas es ~10-4nm

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 MECANISMOS QUE ENSANCHAN LAS RAYAS ENESPECTROSCOPÍA ATÓMICA

 

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EFECTO DOPPLER

Cuando un átomo se acerca a la fuente de radiación capta la onda

electromagnética oscilante con más frecuencia que cuando se aleja

de la fuente.

Cuando un átomo se acerca hacia la fuente ve la luz de mayor

frecuencia que cuando se aleja de ella.

La anchura de raya debida al efecto Doppler viene dada por

Donde T es la tempratura (K) y M es la masa del átomo en unidades

de masa atómica (uma).

 

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 ENSANCHAMIENTO POR PRESIÓN

Ésta se da por las colisiones entre los átomos.

Las colisiones acortan la vida del estado excitado.

La incertidumbre de la frecuencia de las rayas de absorción y

emisión atómica es aproximadamente igual en magnitud a la

frecuencia de colisiones entre átomos y es proporcional a la presión.

El efecto Doppler y el ensanchamiento por presión son semejantes

en magnitud y originan anchuras de raya de .001 a .01 nm en

espectroscopia atómica.

 

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 ESPECTROSCOPIA ATÓMICA

 LÁMPARAS DE CÁTODO HUECO

 

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 ESPECTROSCOPIA DE ABSORCIÓN ATÓMICA

La espectroscopia de absorción atómica (a menudo llamada AA) es

un método instrumental de la Química Analítica.

Sirve para determinar la concentración de un elemento metálico

determinado en una muestra. Puede utilizarse para analizar la

concentración de más de 62 metales diferentes en una solución.

 

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 LÁMPARAS DE CÁTODO HUECO

Lámpara de cátodo hueco: Lámpara que emite rayas atómicas, muy 

estrechas, características del elemento con que está hecho el cátodo.

La fuente más común para la medición de absorción atómica es la

lámpara de cátodo hueco, como la que se muestra en la figura.

 Ánodo Cátodo hueco

Ventanade cuarzoo PyrexNe o Ar a 1-5 torrProtección de vidrio

 

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 LÁMPARAS DE CÁTODO HUECO

Este tipo de lámpara consta de un ánodo

de tungsteno (otras están hechas de

wolframio) y un cátodo cilíndrico sellado en

un tubo de vidrio lleno de Ne o Ar a una

presión de ~ 130-700 Pa (1-5 Torr).

El cátodo está construido del metal cuyo

espectro se desea obtener o sirve para

soportar una capa de ese metal.

 

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FUNCIONAMIENTO

 

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 LÁMPARAS DE CÁTODO HUECO

La ionización del gas inerte ocurre cuando una diferencia de potencial del orden de

300V se aplica en los electrodos, lo cual genera una corriente de unos 5 a 15 mA.

Si el voltaje es suficientemente grande, tiene lugar la ionización del gas y los cationes

gaseosos son acelerados hacia el cátodo, adquiriendo la suficiente energía cinéticapara arrancar algunos átomos metálicos del material catódico y producir una nube

atómica en un proceso llamado chisporroteo.

Algunos de estos átomos metálicos son excitados al chocar con los iones gaseosos, y

al retornar a su estado fundamental emiten radiación característica.

 

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 LÁMPARAS DE CÁTODO HUECO

Al apagar la lámpara, los átomos metálicos vaporizados tienden a depositarse sobre

las paredes del cátodo o sobre las paredes de vidrio del tubo.

El diseño cilíndrico del cátodo incremente la probabilidad de que los átomos se

vuelvan a depositar en el cátodo y no en las paredes de vidrio.

  

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 LÁMPARAS DE CÁTODO HUECO

La eficiencia de las lámparas de cátodo hueco depende de su forma y del voltaje de

operación.

Los voltajes altos y las corrientes altas, dan lugar a mayores intensidades.

Las corrientes mayores producen una cantidad más grande de átomos no excitados

en la nube.

EFICIENCIA

En el comercio se encuentras diversas lámparas de cátodo hueco. Los cátodos de

algunas constan de una mezcla de varios metales y permiten identificar más de un

elemento.

 

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 LÁMPARAS DE CÁTODO HUECO

1. Por efecto del voltaje aplicado entre los dos electrodos ocurre una descarga

eléctrica (la mayor parte de la descarga ocurre dentro del cátodo.)

2. Estas descargas eléctricas aumentan la energía cinética y favorecen la ionizaciónde las moléculas de gas inerte. Estas especies ionizadas requieren carga positiva, por

lo cual son atraídas hacia el cátodo

3. Al chocar los iones(+) de gas inerte con las paredes del cátodo, son desprendidos

átomos del metal del cátodo o depositado sobre la superficie del mismo.

4. Después de desprenderse del cátodo, los átomos producidos son excitados por

choques moleculares con los iones y átomos de argón o neón.5. Los átomos excitados no pueden permanecer indefinidamente en un estado de

energía superior y procede el paso de emisión electromagnética.

 EVENTOS QUE TIENEN LUGAR EN UNA LAMPARA DE CATODO HUECO

 

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 ESPECTROSCOPIA ATÓMICA

 DETECCIÓN MULTIELEMENTAL CON PLASMA ACOPLADO PORINDUCCIÓN

 

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 ESPECTROSCOPIA ATÓMICA DE EMISIÓN

Los métodos atómicos de emisión se basan en la medida de la radiación

emitida por los átomos de una muestra, previamente excitados, en un

proceso del tipo:

 X+ E nergía X *  X+ hv 

La cantidad de energía requerida para excitar la mayoría de las muestras es

muy grande, por lo que se produce la disociación de cualquier compuesto

químico en sus elementos. Esto hace que el espectro de emisión sea

característico de los átomos presentes en la muestra, el cual esta constituidopor un conjunto de líneas finas y bien definidas

 

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 ESPECTROSCOPIA ATÓMICA DE EMISIÓN

La energía utilizada en el proceso de excitación puede proceder de diferentes

fuentes, dando lugar a distintas técnicas.

Fuente de Energía TécnicaLlama Fotometría de llama

Radiación electromagnética Fluorescencia atómica

Eléctrica Espectrometría de emisión

Plasma ICP

Rayos X Fluorescencia de rayos X

 

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 ESPECTROSCOPIA ATÓMICA DE EMISIÓN

Los plasmas constituyen una fuente de excitación muy energética. Para

originar un plasma se necesita un aporte externo de energía que provoque la

ionización del gas. Existen fuentes de alimentación que se clasifican en funciónde cómo se aporte la energía externa:

-Radiofrecuencias o de plasma acoplado inductivamente (ICP)

-Corriente continua (DCP)

-Plasma inducido por microondas (MIP)

 

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 ESPECTROSCOPIA ATÓMICA DE EMISIÓN

Las altas temperaturas que pueden conseguirse con los plasmas son

suficientes para promover a los átomos a su mayor nivel de energíaelectrónica, emitiendo radiación al volver a su estado fundamental en la zona

del espectro comprendido entre 190 y 900 nm.

 

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 DETECCIÓN MULTIELEMENTAL CON PLASMAACOPLADO POR INDUCCIÓN

Un espectrómetro de emisión por plasma acoplado por inducción no requiere

lámpara y puede medir hasta aproximadamente 70 elementos

simultáneamente

 

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 DETECCIÓN MULTIELEMENTAL CON PLASMAACOPLADO POR INDUCCIÓN

Detectores

-Fotomultiplicador

-Detector de inyección de carga

- Detector de acoplamiento de carga

   

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Fotomultiplicador

El tubo contiene unos

electrodos denominados

di-nodos. El dínodo se

mantiene a un potencial

de 90 V más positivo que

el del cátodo y por tanto,

los electrones se aceleran

hacia él.

Al incidir sobre el dínodo

1, cada fotoelectrón

origina la emisión de

varios electrones

adicionales; éstos a su vez

son acelerados hacia el

dínodo 2 el cual está a 90

V más positivo que el

dínodo 1.

De nuevo, por cada electrón

que incide sobre la

superficie se emiten varios

electrones.Después de

repetirse este proceso

nueve veces, se han

originado de 106 a 107

electrones por cada fotón

incidente; esta cascada se

recoge al final en el ánodo y

la corriente resultante se

amplifica electrónicamente

y se mide.

  

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 DETECCIÓN MULTIELEMENTAL CON PLASMAACOPLADO POR INDUCCIÓN

-Los fotomultiplicadores son muy sensibles a la radiación ultravioleta y visible; además,

tienen tiempos de respuesta extremadamente rápidos.

- A menudo, la sensibilidad de un instrumento con un detector fotomultiplicador viene

limitada por su emisión de corriente oscura .

-El funcionamiento de un fotomultiplicador puede mejorarse enfriándolo porque la emisión

térmica es la fuente principal de los electrones de la corriente oscura. De hecho, las

corrientes oscuras térmicas pueden eliminarse virtualmente si se enfría el detector a -30 °C.

Los tubos fotomultiplicadores se limitan a medir radiación de baja potencia, debido a que la

luz intensa causa un daño irreversible en la superficie fotoeléctrica. Por esta razón, eldispositivo se aloja siempre en un compartimento protegido de la luz y se toman las

precauciones pertinentes para eliminar la posibilidad de exposición, incluso momentánea, a

cualquier luz intensa..

La corriente de oscuridad es una corriente eléctrica relativamente pequeña que fluye a

través de dispositivos fotosensibles incluso cuando no está recibiendo luz. La corriente de

oscuridad se debe a la generación aleatoria de electrones y huecos, que son arrastrados por

el campo eléctrico. Su intensidad aumenta con la temperatura en la mayoría de los casos.

Cuanto menor sea la corriente de oscuridad, mayor será la sensibilidad del detector, pues

permitirá medir intensidades de corriente, y por tanto de luz, que destaquen menos sobre el

ruido de fondo.

  

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 DETECCIÓN MULTIELEMENTAL CON PLASMAACOPLADO POR INDUCCIÓN

Fotomultiplicador

La radiación emitida por los átomos

entra en el policromador y se dispersaen las distintas longitudes de onda que

la componen. Es preciso que para cada

elemento que se quiera analizar haya

un detector fotomultiplicador en la

posición correcta

Luz que emite 

una muestra

Fotomultiplicador

       

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 DETECCIÓN MULTIELEMENTAL CON PLASMAACOPLADO POR INDUCCIÓN

Son dispositivos bidimensionales ya que sus elementos de

detección individuales (llamados transductores o pixeles)

están dispuestos en filas y columnas.

Detector de transferencia de carga

El pixel consta de dos electrodos conductores que

se sitúan por encima de la capa aislante de sílice.

La capa de sílice separa los electrodos

de una región de silicio n-dopado.

Este montaje constituye un condensador semiconductor

de oxido de metal que almacena las cargas formadas

mientras la radiación incide sobre el silicio dopado.

Cuando se aplica una carga negativa a los electrodos, se

crea una región de inversión de carga bajo los electrodos,

que es muy favorable al almacenamiento de los huecos.

Los huecos móviles creados por la absorción de fotones migran

y se recogen en esta región llamada pozo de potencial capaz de

mantener 105 cargas antes de que pasen al pixel contiguo.La cantidad de carga generada durante la exposición a la radiación se mide de dos maneras:

-En un dispositivo de inyección de carga, se mide el cambio de potencial resultante del

movimiento de la carga desde la región bajo uno de los electrodos hasta la región bajo del

otro.

-En un dispositivo de acoplamiento de carga, la carga se mueve hasta un amplificador sensible

a la carga para su medida.

Vista transversal

del pixel

     

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Detector de inyección de carga

Para controlar la intensidad de la

radiación que incide sobre el

elemento sensible, los

potenciales aplicados a los

condensadores siguen las etapas(a)-(d) del ciclo.

(a) Se aplican a los electrodos

potenciales negativos, que dan

lugar a la formación de pozos de

potencial que recogen y

almacenan los huecos formados

en la capa n al absorber los

fotones. Todos los huecos se

retienen inicialmente en el

electrodo derecho, ya que esta a

un potencial mas negativo.

(b) El potencial del condensador

izquierdo (V1) se determina

después de la eliminación delpotencial aplicado

(c) Los huecos acumulados en el

electrodo derecho se

transfieren al pozo de potencial

debajo del electrodo izquierdo

al conmutar de negativo a

positivo el potencial aplicado al

primero. Se mide entonces, el

nuevo potencial del electrodo

V2.

La magnitud de la carga

acumulada se determina a

partir de la diferencia de

potencial (V1-V2).

(d) Al aplicar potenciales positivos a

ambos electrodos el detector

vuelve a su estado original loque hace que los huecos migren

al sustrato

 

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 DETECCIÓN MULTIELEMENTAL CON PLASMAACOPLADO POR INDUCCIÓN

La radiación emitida por los átomosentra por la parte superior derecha, se

refleja en un espejo colimador (que

convierte la radiación en paralela), es

dispersada en el plano vertical

mediante un prisma y luego en el plano

horizontal por una red.

La radiación dispersada incide sobre un

detector de inyección de carga (CID)

En la parte superior izquierda inciden

las diferentes longitudes de onda sobre

los 262,000 pixeles

 

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El espectrómetro CID esta purgado con N2 o Ar para excluir el oxigeno,

permitiendo así que se observen longitudes de onda en el UV en el intervalo

de 100-200nm. Esta región espectral permite una detección mas sensible de

algunos elementos que normalmente se detectan a longitudes de onda mas

largas y permite medir halógenos, P, S y N ( con pobres limites de detección de

decenas de partes por millón). Estos elementos no metálicos no pueden ser

observados a longitudes de onda por encima de 200nm.

 DETECCIÓN MULTIELEMENTAL CON PLASMAACOPLADO POR INDUCCIÓN

     

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En este caso, el

semiconductor está formado

por silicio tipo  p y el

condensador está polarizado

positivamente, de manera

que los electrones formadospor la absorción de radiación

se recogen en el pozo debajo

del electrodo, mientras que

los huecos migran de la capa

tipo n hacia el sustrato.

Detector de acoplamiento

de carga

Cada pixel está compuesto

por tres electrodos (marcados

como 1, 2, y 3 ) en vez de dos

como en el caso deldispositivo de inyección de

carga.

Para medir la carga

acumulada, se utiliza un

circuito trifásico de reloj para

desplazar gradualmente la

carga hacia la derecha del

registro de desplazamiento

de elevada velocidad,

mostrado en (a).

Las cargas se transfieren

hacia abajo al preamplicador

y después al dispositivo de

lectura. De esta manera, secompleta un barrido fila por

fila de la superficie del

detector.

A diferencia del dispositivo de

inyección de carga, la lecturaneutraliza la carga acumulada

en este caso

  

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 DETECCIÓN MULTIELEMENTAL CON PLASMAACOPLADO POR INDUCCIÓN

Cuando la región dopada-p

absorbe luz, pasa un electrón a la

banda de conducción, dejando un

hueco en la banda de valencia. El

electrón es atraído a la región que

se encuentra debajo del electrodopositivo, donde se almacena. El

hueco migra al sustrato dopado-n,

donde se combina con un electrón.

Cada electrodo puede acumular

105 electrones, antes de que se

desborden hacia elementos

adyacentes.

Vista desde arriba, una estructura

real tiene el tamaño de un sello

postal.

Después de un tiempo de

observación, los electronesacumulados en cada pixel de la

ultima fila, pasan al registro en

serie de la parte superior y a

continuación cada pixel se va

trasladando a la derecha, donde se

lee la carga almacenada.

 

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En un detector CCD:

-Cada pixel se debe leer a su tiempo, de forma ordenada, de fila en fila

- Las señales fuertes en un pixel suelen interferir en los pixeles vecinos

(eclosión o blooming en ingles)

Fotomultiplicador

-Da limites de detección mas bajos porque es mas sensible

-Es mas caro y complicado

En un detector CID

-Todos los pixeles se ven individualmente en todo momento

-Las señales fuertes en un pixel suelen interferir menos en pixeles vecinos por

lo que pueden medir señales débiles contiguas a señales fuertes

 DETECCIÓN MULTIELEMENTAL CON PLASMAACOPLADO POR INDUCCIÓN

Comparaciones CID vs CCD y Fotomultiplicador

 

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 ESPECTROSCOPIA ATÓMICA DE EMISIÓN

Los métodos atómicos de emisión se basan en la medida de la radiación

emitida por los átomos de una muestra, previamente excitados, en un

proceso del tipo:

 X+ E nergía X *  X+ hv 

La cantidad de energía requerida para excitar la mayoría de las muestras es

muy grande, por lo que se produce la disociación de cualquier compuesto

químico en sus elementos. Esto hace que el espectro de emisión sea

característico de los átomos presentes en la muestra, el cual esta constituidopor un conjunto de líneas finas y bien definidas

 

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 ESPECTROSCOPIA ATÓMICA DE EMISIÓN

La energía utilizada en el proceso de excitación puede proceder de diferentes

fuentes, dando lugar a distintas técnicas.

Fuente de Energía Técnica

Llama Fotometría de llama

Radiación electromagnética Fluorescencia atómica

Eléctrica Espectrometría de emisión

Plasma ICP

Rayos X Fluorescencia de rayos X

 

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 ESPECTROSCOPIA ATÓMICA DE EMISIÓN

Los plasmas constituyen una fuente de excitación muy energética. Para

originar un plasma se necesita un aporte externo de energía que provoque la

ionización del gas. Existen fuentes de alimentación que se clasifican en funciónde cómo se aporte la energía externa:

-Radiofrecuencias o de plasma acoplado inductivamente (ICP)

-Corriente continua (DCP)

-Plasma inducido por microondas (MIP)

 

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 ESPECTROSCOPIA ATÓMICA DE EMISIÓN

Las altas temperaturas que pueden conseguirse con los plasmas son

suficientes para promover a los átomos a su mayor nivel de energíaelectrónica, emitiendo radiación al volver a su estado fundamental en la zona

del espectro comprendido entre 190 y 900 nm.

 

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 DETECCIÓN MULTIELEMENTAL CON PLASMAACOPLADO POR INDUCCIÓN

Un espectrómetro de emisión por plasma acoplado por inducción no requiere

lámpara y puede medir hasta aproximadamente 70 elementos

simultáneamente

 

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 DETECCIÓN MULTIELEMENTAL CON PLASMAACOPLADO POR INDUCCIÓN

Detectores

-Fotomultiplicador

-Detector de inyección de carga

- Detector de acoplamiento de carga

   

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Fotomultiplicador

El tubo contiene unos

electrodos denominados

di-nodos. El dínodo se

mantiene a un potencial

de 90 V más positivo que

el del cátodo y por tanto,

los electrones se aceleran

hacia él.

Al incidir sobre el dínodo

1, cada fotoelectrón

origina la emisión de

varios electrones

adicionales; éstos a su vez

son acelerados hacia el

dínodo 2 el cual está a 90

V más positivo que el

dínodo 1.

De nuevo, por cada electrónque incide sobre la

superficie se emiten varios

electrones.Después de

repetirse este proceso

nueve veces, se han

originado de 106 a 107

electrones por cada fotón

incidente; esta cascada se

recoge al final en el ánodo y

la corriente resultante se

amplifica electrónicamente

y se mide.

  

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 DETECCIÓN MULTIELEMENTAL CON PLASMAACOPLADO POR INDUCCIÓN

-Los fotomultiplicadores son muy sensibles a la radiación ultravioleta y visible; además,

tienen tiempos de respuesta extremadamente rápidos.

- A menudo, la sensibilidad de un instrumento con un detector fotomultiplicador viene

limitada por su emisión de corriente oscura .

-El funcionamiento de un fotomultiplicador puede mejorarse enfriándolo porque la emisión

térmica es la fuente principal de los electrones de la corriente oscura. De hecho, las

corrientes oscuras térmicas pueden eliminarse virtualmente si se enfría el detector a -30 °C.

Los tubos fotomultiplicadores se limitan a medir radiación de baja potencia, debido a que la

luz intensa causa un daño irreversible en la superficie fotoeléctrica. Por esta razón, eldispositivo se aloja siempre en un compartimento protegido de la luz y se toman las

precauciones pertinentes para eliminar la posibilidad de exposición, incluso momentánea, a

cualquier luz intensa..

La corriente de oscuridad es una corriente eléctrica relativamente pequeña que fluye a

través de dispositivos fotosensibles incluso cuando no está recibiendo luz. La corriente de

oscuridad se debe a la generación aleatoria de electrones y huecos, que son arrastrados por

el campo eléctrico. Su intensidad aumenta con la temperatura en la mayoría de los casos.

Cuanto menor sea la corriente de oscuridad, mayor será la sensibilidad del detector, pues

permitirá medir intensidades de corriente, y por tanto de luz, que destaquen menos sobre el

ruido de fondo.

  

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 DETECCIÓN MULTIELEMENTAL CON PLASMAACOPLADO POR INDUCCIÓN

Fotomultiplicador

La radiación emitida por los átomos

entra en el policromador y se dispersaen las distintas longitudes de onda que

la componen. Es preciso que para cada

elemento que se quiera analizar haya

un detector fotomultiplicador en la

posición correcta

Luz que emite 

una muestra

Fotomultiplicador

       

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 DETECCIÓN MULTIELEMENTAL CON PLASMAACOPLADO POR INDUCCIÓN

Son dispositivos bidimensionales ya que sus elementos de

detección individuales (llamados transductores o pixeles)

están dispuestos en filas y columnas.

Detector de transferencia de carga

El pixel consta de dos electrodos conductores que

se sitúan por encima de la capa aislante de sílice.

La capa de sílice separa los electrodos

de una región de silicio n-dopado.

Este montaje constituye un condensador semiconductor

de oxido de metal que almacena las cargas formadas

mientras la radiación incide sobre el silicio dopado.

Cuando se aplica una carga negativa a los electrodos, se

crea una región de inversión de carga bajo los electrodos,

que es muy favorable al almacenamiento de los huecos.

Los huecos móviles creados por la absorción de fotones migran

y se recogen en esta región llamada pozo de potencial capaz de

mantener 105 cargas antes de que pasen al pixel contiguo.La cantidad de carga generada durante la exposición a la radiación se mide de dos maneras:

-En un dispositivo de inyección de carga, se mide el cambio de potencial resultante del

movimiento de la carga desde la región bajo uno de los electrodos hasta la región bajo del

otro.

-En un dispositivo de acoplamiento de carga, la carga se mueve hasta un amplificador sensible

a la carga para su medida.

Vista transversal

del pixel

     

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Detector de inyección de carga

Para controlar la intensidad de la

radiación que incide sobre el

elemento sensible, los

potenciales aplicados a los

condensadores siguen las etapas(a)-(d) del ciclo.

(a) Se aplican a los electrodos

potenciales negativos, que dan

lugar a la formación de pozos de

potencial que recogen y

almacenan los huecos formados

en la capa n al absorber los

fotones. Todos los huecos se

retienen inicialmente en el

electrodo derecho, ya que esta a

un potencial mas negativo.

(b) El potencial del condensador

izquierdo (V1) se determina

después de la eliminación delpotencial aplicado

(c) Los huecos acumulados en el

electrodo derecho se

transfieren al pozo de potencial

debajo del electrodo izquierdo

al conmutar de negativo a

positivo el potencial aplicado al

primero. Se mide entonces, el

nuevo potencial del electrodo

V2.

La magnitud de la carga

acumulada se determina a

partir de la diferencia de

potencial (V1-V2).

(d) Al aplicar potenciales positivos a

ambos electrodos el detector

vuelve a su estado original loque hace que los huecos migren

al sustrato

 

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 DETECCIÓN MULTIELEMENTAL CON PLASMAACOPLADO POR INDUCCIÓN

La radiación emitida por los átomosentra por la parte superior derecha, se

refleja en un espejo colimador (que

convierte la radiación en paralela), es

dispersada en el plano vertical

mediante un prisma y luego en el plano

horizontal por una red.

La radiación dispersada incide sobre un

detector de inyección de carga (CID)

En la parte superior izquierda inciden

las diferentes longitudes de onda sobre

los 262,000 pixeles

 

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El espectrómetro CID esta purgado con N2 o Ar para excluir el oxigeno,

permitiendo así que se observen longitudes de onda en el UV en el intervalo

de 100-200nm. Esta región espectral permite una detección mas sensible de

algunos elementos que normalmente se detectan a longitudes de onda mas

largas y permite medir halógenos, P, S y N ( con pobres limites de detección de

decenas de partes por millón). Estos elementos no metálicos no pueden ser

observados a longitudes de onda por encima de 200nm.

 DETECCIÓN MULTIELEMENTAL CON PLASMAACOPLADO POR INDUCCIÓN

     

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En este caso, el

semiconductor está formado

por silicio tipo  p y el

condensador está polarizado

positivamente, de manera

que los electrones formadospor la absorción de radiación

se recogen en el pozo debajo

del electrodo, mientras que

los huecos migran de la capa

tipo n hacia el sustrato.

Detector de acoplamiento

de carga

Cada pixel está compuesto

por tres electrodos (marcados

como 1, 2, y 3 ) en vez de dos

como en el caso deldispositivo de inyección de

carga.

Para medir la carga

acumulada, se utiliza un

circuito trifásico de reloj para

desplazar gradualmente la

carga hacia la derecha del

registro de desplazamiento

de elevada velocidad,

mostrado en (a).

Las cargas se transfieren

hacia abajo al preamplicador

y después al dispositivo de

lectura. De esta manera, secompleta un barrido fila por

fila de la superficie del

detector.

A diferencia del dispositivo de

inyección de carga, la lectura

neutraliza la carga acumulada

en este caso

  

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 DETECCIÓN MULTIELEMENTAL CON PLASMAACOPLADO POR INDUCCIÓN

Cuando la región dopada-p

absorbe luz, pasa un electrón a la

banda de conducción, dejando un

hueco en la banda de valencia. El

electrón es atraído a la región que

se encuentra debajo del electrodo

positivo, donde se almacena. El

hueco migra al sustrato dopado-n,

donde se combina con un electrón.

Cada electrodo puede acumular

105 electrones, antes de que se

desborden hacia elementos

adyacentes.

Vista desde arriba, una estructura

real tiene el tamaño de un sello

postal.

Después de un tiempo de

observación, los electronesacumulados en cada pixel de la

ultima fila, pasan al registro en

serie de la parte superior y a

continuación cada pixel se va

trasladando a la derecha, donde se

lee la carga almacenada.

 

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En un detector CCD:

-Cada pixel se debe leer a su tiempo, de forma ordenada, de fila en fila

- Las señales fuertes en un pixel suelen interferir en los pixeles vecinos

(eclosión o blooming en ingles)

Fotomultiplicador

-Da limites de detección mas bajos porque es mas sensible

-Es mas caro y complicado

En un detector CID

-Todos los pixeles se ven individualmente en todo momento

-Las señales fuertes en un pixel suelen interferir menos en pixeles vecinos por

lo que pueden medir señales débiles contiguas a señales fuertes

 DETECCIÓN MULTIELEMENTAL CON PLASMAACOPLADO POR INDUCCIÓN

Comparaciones CID vs CCD y Fotomultiplicador

 

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 ESPECTROSCOPIA ATÓMICA

 CORRECCIÓN DE FONDO

 

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 CORRECCIÓN DE FONDO

Es una forma de distinguir la señal del analito de la señal de absorción,

emisión o dispersión de la llama, horno, plasma o la matriz de la llama.

Métodos para corregir el fondo:

Registro de los pixeles adyacentes en un CID

Corte el haz

Lámpara de deuterio

Zeeman

 

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 CORRECCIÓN DE FONDO

Espectro de emisión registrado con un detector de inyección de carga.

Aquí se ilustra como se hace la corrección de la línea base en 

espectrometría de emisión de emisión de plasma.

La altura del pico corregida es la amplitud media de pico menos la 

amplitud media de la línea base.

 

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 CORRECCIÓN DE FONDOInterrupción del haz

La luz procedente de la

lámpara se bloquea de forma

periódica, mediante un

cortador rotatorio.

La señal que llega al detector

cuando se bloquea el haz laorigina la emisión de la llama.

La señal que llega al detector

cuando no se bloquea el haz se

debe a la lámpara y a la

llama.

La diferencia entre estas dosseñales es la señal analítica

neta.

 

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 CORRECCIÓN DE FONDO

Lámpara de deuterio

Consiste en pasar la emisión de banda ancha procedente de una

lámpara de D2 a través de la llama, alternado con la del cátodo

hueco.

La luz procedente del cátodo hueco es absorbido por el analito y

absorbida y dispersada por el fondo.

La diferencia entre la absorbancia medida con el cátodo hueco y

con la lámpara D2 es la absorbancia debida al analito.

 

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 CORRECCIÓN DE FONDO

 Efecto Zeeman

Consiste en el corrimiento de niveles de energía que presentan que

experimentan átomos y moléculas en un campo magnético.

Para corregir el fondo se aplica intermitentemente un impulso fuerte de

campo magnético. Cuando se interrumpe el campo, se esta midiendo la

muestra y el fondo, y cuando se aplica el campo se mide solo el fondo.

La diferencia entre las dos señales es la señal corregida.

 

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 ESPECTROSCOPIA ATÓMICA

 LÍMITES DE DETECCIÓN

 

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 LIMITES DE DETECCIÓN

Limite de Detección: es la concentración de un elemento que da una 

señal igual a tres veces el nivel de ruido pico-a-pico de la línea base.

Dentro de los métodos que se tienen(Horno , Llama y plasma) el 

horno por lo general tiene 2 ordenes de magnitud inferiores a los de 

llama haciéndolos mejores.

 

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 LIMITES DE DETECCIÓN