Spectrometria fotoacustica

Spectrometria fotoacustica

O varianta indirecta a spectrometriei de absorbtie nu masoara lumina absorbita de catre proba, ci schimbarea starii termice a acesteia in urma procesului de absorbtie. Este tot o masuratoare indirecta a luminii absorbite, cu singura deosebire ca marimea masurata nu este una optica.

Modificarea ce are loc in proba nu este doar termica, ci termodinamica, adica sunt implicati toti parametrii legati de temperatura, de exemplu, presiunea sau densitatea probei.

Metodele fotoacustice fac apel tocmai la modificarile de presiune sau de densitate ale probei ca urmare a absorbtiei luminii. De aceea nu are importanta daca gazul, lichidul sau solidul supus masuratorii provoaca o modificare a directiei luminii din drumul optic; de exemplu contine neomogenitati sau particule opace(fum, ceata, pulberi in suspensie etc.), precizia metodei ramanand neafectata.

Desi, in principiu, se poate utiliza orice sursa luminoasa UV-VIS sau IR, in zilele noastre, sursele preferate au devenit laserele. Motivele principale sunt doua:

Semnalul fotoacustic, intr-o prima aproximatie, este proportional cu cresterea de temperatura a probei, deci depind de energia absorbita si    de pulsul de energie primit de catre aceasta (ori laserele asigura intrarea unei mari cantitati de energie).

Pentru multe aplicatii, selectivitatea metodei depinde de largimea domeniului de lungimi de unda al sursei (de monocromaticitatea acesteia), iar laserele au acest domeniu extrem de ingust.

Denumirea foto-acustica provine si de la faptul ca modulatia sau frecventa pulsurilor radiatiei laser incidente este reglata in asa fel incat sa cada in domeniul acustic. In acest fel, folosindu-se metodele de amplificare specifice semnalelor acustice, s-a reusit obtinerea unor raporturi semnal-zgomot remarcabile si performante analitice pe masura.

Principalele etape care se parcurg in orice instrument de spectrometrie fotoacustica sunt :

Lumina(laser) → Absorbtie → Incalzire → Expansiune termica → Unda de presiune → Detectie acustica → Rezultat

Fig. Schema-bloc a transmiterii informatiei in spectrometria fotoacustica

Cu ajutorul acestei tehnici, solutiile de coloranti pot fi analizate pe domenii liniare de circa 10 ori mai largi decat masurand absorbanta optica la aceeasi lungime de unda (de ex. la 523nm [77]) si s-au pus la punct metode pentru analiza fumului rezultat din motoarele Diesel (lucrandu-se la 800nm). De asemenea, s-a mai constatat ca semnalul creste liniar cu energia pulsului de energie a radiatiei laser.