Detectores de radiación en espectrofotometría UV-Visible: tipos, funcionamiento y requisitos

Detectores de radiación

Son dispositivos capaces de medir la radiación absorbida o emitida por una determinada muestra. Los primeros detectores utilizados eran de tipo fotográfico o visual: colorimétricos que, por comparación, indicaban cuál era la absorción de la muestra. Hoy en día han sido sustituidos mayoritariamente por transductores, que son dispositivos eléctricos capaces de transformar la energía luminosa o radiante en una señal eléctrica fácilmente medible.

Requisitos que deben reunir los detectores

Los requisitos principales que deben cumplir estos detectores son:

1. Deben responder a la energía radiante en un amplio intervalo de longitudes de onda (λ).
2. Ser sensibles a bajos niveles de energía radiante. A mayor sensibilidad del detector, mayor sensibilidad del espectrofotómetro.
3. Responder rápidamente.
4. Producir una señal eléctrica que sea fácilmente amplificable. Cuando la absorbancia de la muestra sea muy baja, es necesario amplificar bastante la señal.
5. Tener siempre una buena relación señal/ruido. A mejor relación, mayor sensibilidad del instrumento.
6. Que la señal producida sea directamente proporcional a la potencia del haz incidente.

Clasificación de los detectores de radiación

Los detectores de radiación se pueden clasificar en varias familias. A continuación se describe una de ellas:

Detectores de fotones

Basados en el efecto fotoeléctrico. Se utilizan en las regiones de UV-Visible, donde la radiación electromagnética tiene suficiente energía como para arrancar e^-.

Fotocélulas

FOTOCÉLULAS: Constan de un electrodo plano metálico, generalmente de Fe, Cu, o cualquier otro material conductor. Sobre este electrodo se deposita una fina capa de algún material semiconductor, como el Se o óxido de cobre. Encima del semiconductor va otra capa fina, casi transparente, de oro o plata que actuará como ánodo. Todo esto va conectado a un aparato de medida (galvanómetro).

El material semiconductor actúa como barrera aislante e impide el paso de e^-, por lo que el galvanómetro no indica corriente en condiciones de oscuridad. Cuando incide radiación electromagnética sobre la lámina metálica, algunos e^- adquieren energía suficiente para atravesar el semiconductor y crear así corriente eléctrica. La intensidad de corriente (I) es proporcional a la intensidad de la radiación luminosa y será del orden de los 10–100 μA (microamperios), por lo que se puede medir sin necesidad de amplificar dicha corriente. Aunque se quisiera amplificar, no siempre sería posible debido a la gran resistencia interna de la capa de material semiconductor.

Ventajas

• Son un medio rápido y económico para medir la intensidad de las radiaciones.
• La máxima sensibilidad se produce alrededor de 500 nm, por lo que resultan especialmente útiles en la región visible.
• No requieren una fuente externa de alimentación en muchos diseños.

Inconvenientes

• No son útiles para radiaciones de baja intensidad.
• La señal eléctrica no es fácilmente amplificable como consecuencia de la elevada resistencia eléctrica interna del semiconductor.