Fuentes de energía y selectores de longitud de onda en espectrofotometría

Fuentes de Energía

Un elemento crucial en los instrumentos ópticos como los espectrofotómetros es la fuente de energía, un dispositivo que emite radiaciones dentro del espectro electromagnético.

En espectrofotometría, se emplean comúnmente tres tipos de lámparas como fuentes de energía:

• Lámparas de deuterio (D₂) e hidrógeno (H₂)
• Lámparas de wolframio (W)
• Lámparas de xenón (Xe)

Para asegurar un funcionamiento óptimo, toda fuente de energía debe cumplir con las siguientes características:

• Presentar buena intensidad de emisión.
• Mantener una emisión estable en el tiempo, lo que se logra mediante el uso de reguladores de voltaje y un haz de referencia.
• Abarcar un amplio intervalo del espectro electromagnético.

Selector de Longitud de Onda

El selector de longitud de onda es otro componente esencial en espectrofotometría. Su función es aislar y seleccionar la longitud de onda específica de la luz que se utilizará para el análisis. Existen dos tipos principales de selectores de longitud de onda:

Filtros

Los filtros emplean procesos de absorción o interferencias para controlar el rango de longitudes de onda que se transmiten. Se clasifican en:

• Filtros de absorción: Están hechos de un material que absorbe selectivamente ciertas longitudes de onda de la luz incidente, permitiendo el paso únicamente de la longitud de onda deseada.
• Filtros de interferencia: Utilizan el fenómeno de interferencia de ondas para seleccionar una banda estrecha de longitudes de onda. Estos filtros constan de múltiples capas delgadas de materiales dieléctricos que reflejan y transmiten selectivamente las ondas de luz, generando interferencias constructivas y destructivas que dan como resultado la selección de la longitud de onda deseada.

Los filtros de interferencia ofrecen un mejor rendimiento en comparación con los filtros de absorción, ya que permiten obtener bandas de paso más estrechas, lo que se traduce en una mayor selectividad de longitud de onda.

Sin embargo, los filtros presentan una limitación importante: no permiten una selección continua de longitudes de onda. Para medir a diferentes longitudes de onda, es necesario cambiar físicamente el filtro, y solo existen filtros disponibles para gamas específicas del espectro.

Monocromadores

Los monocromadores son dispositivos ópticos más versátiles que los filtros, ya que permiten la selección y emisión de una estrecha banda de longitudes de onda de forma continua. Para lograr esto, emplean elementos dispersivos como redes de difracción o prismas.

Los monocromadores suelen estar fabricados con vidrio para la región visible del espectro y con cuarzo o sílice fundida para la región ultravioleta (UV) y visible (Vis).

Un monocromador típico está compuesto por los siguientes elementos:

1. Rendija de entrada: Permite el ingreso de la luz proveniente de la fuente.
2. Lente o espejo colimador: Coliman la luz, es decir, la hacen paralela.
3. Prisma o red de difracción: Dispersa la luz, separándola en sus diferentes longitudes de onda.
4. Lente o espejo de enfoque: Enfoca la luz dispersada.
5. Rendija de salida: Selecciona la banda estrecha de longitudes de onda deseada.

Al rotar el elemento dispersivo (prisma o red de difracción), se puede seleccionar la longitud de onda deseada que pasará a través de la rendija de salida. Esta característica hace que los monocromadores sean ideales para aplicaciones que requieren un barrido espectral continuo, como la espectrofotometría.