Detectores espectrofotométricos UV-VIS

Un detector convierte la luz en una señal eléctrica proporcional que a su vez proporciona la respuesta del espectrofotómetro.

El ojo humano sirve como detector sensible de los cambios de color y se ha utilizado con eficacia en instrumentos colorimétricos de igualación de colores. Si bien el ojo humano cumplía su propósito deseado, el análisis era propenso a prejuicios y juicios individuales. Esto requería la necesidad de otras opciones de detección sensibles. En los años siguientes, se desarrollaron detectores basados ​​en las propiedades de transferencia de carga eléctrica. Los detectores espectroscópicos modernos se pueden clasificar en cuatro categorías básicas:

• fototubo
• Tubo fotomultiplicador
• Detector de red de diodos:
• Cargar dispositivos emparejados

El funcionamiento de estas categorías se analiza en este artículo.

fototubo

Un fototubo consta de un cátodo sensible a la luz y un ánodo en una envoltura de cuarzo al vacío. Se aplica una diferencia de potencial de unos 100 V entre los dos electrodos. Un fotón que ingresa al tubo golpea el cátodo y da como resultado la eyección de un electrón que golpea el ánodo y genera corriente. La corriente es generalmente de baja intensidad y debe ser amplificada. La respuesta del fototubo depende de la longitud de onda de la luz incidente.

Tubo fotomultiplicador

El tubo fotomultiplicador es el detector más popular utilizado en la espectroscopia UV-visible. Consta de un cátodo sensible a la luz, un ánodo y varios dínodos.

Los fotones que ingresan al tubo golpean el cátodo, lo que resulta en la emisión de electrones. Los electrones se aceleran al primer dínodo que es 90 V más positivo que el cátodo. Los electrones que golpean el primer dínodo dieron como resultado múltiples electrones por cada electrón incidente. El proceso se repite de un dínodo a otro y después de unos 10 dínodos, cada fotón da como resultado la producción de 106 a 107 electrones. La corriente resultante a menudo necesita ser amplificada.

Los fotomultiplicadores tienen una alta sensibilidad a la radiación UV y visible y tienen tiempos de respuesta rápidos. Sin embargo, son propensos a sufrir daños cuando se exponen a una luz de alta intensidad. El tubo fotomultiplicador es inherentemente más sensible que el fototubo.

Detector de red de diodos:

El detector de matriz de diodos es un detector multicanal capaz de medir simultáneamente todas las longitudes de onda de la radiación dispersa. Consiste en una matriz de fotodiodos de silicio en un solo chip de silicio (generalmente 1024). Luego se escanean los diodos individuales en busca de respuesta.

El detector de matriz de diodos es menos sensible que el tubo fotomultiplicador, pero ofrece la ventaja de la medición simultánea de diferentes longitudes de onda.

Un detector de matriz de diodos es más robusto que el tubo fotomultiplicador porque no hay problemas de alineación. Además, no hay variaciones de rendimiento óptico con el cambio de longitud de onda como en el caso de los instrumentos monocromadores de barrido.

Detectores de dispositivos vinculados a carga

Los detectores de dispositivos de carga acoplada (CCD) son detectores de alta sensibilidad que se utilizan principalmente para la detección de señales de luz con una intensidad extremadamente baja. Son similares a los detectores de matriz de diodos, pero en lugar de diodos, consisten en una serie de fotocapacitores dispuestos en matrices de una o dos dimensiones. Los fotocondensadores están formados por miles o incluso millones de elementos detectores, conocidos como píxeles. Es posible la detección simultánea de la luz emitida desde la longitud de onda más baja hasta la más alta. Los detectores CCD tienen bajo nivel de ruido y alta sensibilidad en comparación con los detectores de matriz de diodos.