Resumen Capítulo 17

Capítulo 7
Componentes de los
Instrumentos Ópticos

Fenómenos en los que se basan los
métodos ópticos
1. Absorción
2. Emisión
3. Fluorescencia
4. Fosforescencia
5. Dispersión (Scattering)
6. Quimoluminiscencia

Componentes
1. Fuente de Radiación
2. Contenedor Transparente (celda)
3. Selector de Largos de Onda
4. Detector de Radiación
5. Procesador y Registro

1

FuentesComponentes de los Láser

• Continúas
Emiten radiación cuya intensidad varía sólo de forma gradual en
función de la longitud de onda

• Líneas
Emiten un número limitado de líneas o bandas de radiación, las
cuales abarcan solo un intervalo muy limitado de longitudes de
onda

Fuentes

Mecanismo de funcionamiento del Láser
1.
2.
3.
4.

Bombeo
Emisión Espontánea
Emisión EstimuladaAbsorción

2

Bombeo

Emisión Estimulada

Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation

Emisión Espontánea

Absorción

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Inversión de población y amplificación

Ejemplos de láseres útiles
• Estado sólido (Nd:YAG, Rubí)
• Gases
• Atomos (He/Ne)
• Iones (Ar+ o Kr+)
• Moleculares (CO2, N2)
• Excímeros (ArF+, XeF+, KrF+)
• Colorantes

Sistema láser de tres ycuatro niveles

Selectores de Largos de Onda
1. Discontinuos
• Filtros de Absorción
• Filtros de Interferencia
2. Continuos
• Wedges
• Monocromadores
a. Prisma
b. Rejilla

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Selectores de Largo de Onda

Filtros de Absorción
• Absorción normal
Construidos con un
material que poseen una
banda de absorción
• Corte (cut-off)
Absorben casi 100% en
una región y casi 0% en
otraEspectro de transmisión

Filtros de Absorción

5

Filtros de
Interferencia

Filtros de
Interferencia

Interferencia vs Absorción

Selectores de Largos de Onda
1. Discontinuos
• Filtros de Absorción
• Filtros de Interferencia
2. Continuos
• Wedges
• Monocromadores
a. Prisma
b. Rejilla

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Wedges (Cuña de Interferencia)
A

B

Sección iluminada

Película MetálicaCapa
Dieléctrica

ta

tb

λa > λb

λa

Longs. Onda obtenida

λb

Monocromadores

7

Rejilla Echellette
(convencional)

8

Rejilla Echelle

Características de las que depende la calidad
de un monocromador
1. Pureza espectral
2. Separación entre longs. de onda
3. Poder de resolución
4. Poder de captación de luz (light
gathering power)

Pureza Espectral
El hazde salida del monocromador suele estar
contaminado con pequeñas cantidades de
radiación dispersada o parásita con longs. de
onda muy diferentes de la esperada.

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Formas para disminuir la radiación
contaminante
• Pintando de negro el interior del monocromador
• Instalando “trampas de luz”
• Sellando el monocromador
• Redondeando los ángulos de los espejos y
rejillas

Separación delargos de onda
• Dispersión
Habilidad que tienen los monocromadores para separar diferentes
largos de onda
• Dispersión Lineal
Cambio de largos de onda en función de sus posiciones sobre el
plano focal
D-1 = d / n F

d = Largo de ralladura
n = Orden
F = Distancia focal del espejo

Nota: La dispersión lineal de una rejilla es constante

Poder de resolución
Limite de la habilidad delmonocromador para
separar dos imágenes adyacentes, teniendo
ligeras diferencias entre sus largos de onda
R = λ/Δλ = nN
λ = Promedio de los largos de onda
N = Número de líneas iluminadas
Δλ = Diferencia entre los largos de onda

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Poder de captación de la luz
(Light gathering power)
Para aumentar la relación S/R de un espectro es
necesario que la energía radiante que llegue aldetector sea lo mayor posible
Es proporcional al cuadrado inverso del numero f
f = F/d

Monocromadores

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Efecto del ancho de rendija sobre la resolución

Al controlar el diámetro del
orificio de salida se controla
directamente el ancho de banda
efectivo y por tanto el ancho de
la banda espectral
Δλeff= wD-1 eq (7-17)
w = ancho de orificio (rendija)
Δλeff = ancho de banda...