Optimización del proceso de análisis óptico de gases traza
El profesor Gernot Friedrichs, de la Universidad de Kiel, ha desarrollado un nuevo método para hacer invisibles las señales de interferencia en la espectroscopia de absorción láser
© Illustration: Gernot Friedrichs, Kiel University
Eliminación de señales parásitas mediante saturación óptica
El nuevo método aprovecha el fenómeno de saturación óptica de las moléculas. El estado de saturación óptica sólo se produce a altas intensidades de luz, que hoy en día pueden generarse fácilmente con láseres. Las moléculas se vuelven entonces "transparentes" para la espectroscopia de absorción, lo que significa que la luz irradiada ya no se atenúa. El punto en el que la muestra se vuelve transparente es una propiedad del tipo de gas correspondiente. Hasta ahora, la saturación óptica se consideraba desventajosa para las mediciones de absorción y, por tanto, se evitaba en la medida de lo posible, ya que distorsiona la medición de la concentración. Sin embargo, Sadiek y Friedrichs han demostrado ahora en su estudio que aprovechar la saturación óptica selectiva puede incluso ayudar a determinar por separado las concentraciones de dos moléculas que interfieren completamente entre sí a una longitud de onda fija. "Para ello, variamos la intensidad de la luz muy rápidamente y en un amplio intervalo en una célula de medición especial. A baja intensidad luminosa, se mide la suma de las absorciones de ambas especies, y a alta intensidad luminosa, una de las moléculas se satura. Por tanto, sólo detectamos la señal de una especie. En nuestro caso, se detectó el cloruro de metilo, ya que el metano ya estaba saturado", subraya Sadiek. "Cuando probamos esto por primera vez, nos fascinó lo bien que funciona realmente separar las señales de ambas especies de esta forma conceptualmente tan sencilla".
Un problema típico en la práctica es, por ejemplo, la detección de hidrocarburos clorados, que se dan en concentraciones muy bajas en la atmósfera. "Si queremos detectarlos sin separar previamente la mezcla, nos encontramos automáticamente con el problema de que los gases traza presentes en concentraciones más elevadas, como el dióxido de carbono o el metano y, sobre todo, el vapor de agua, es decir, la humedad, interfieren en la medición. Con nuestro método, podemos simplemente hacer que estos gases interferentes sean invisibles en el espectro", explicó Friedrichs. En la actualidad, su grupo trabaja en proyectos de investigación marina para seguir desarrollando el método y utilizarlo en espectrómetros de absorción convencionales. A continuación, se demostrará el potencial de reducción de las sensibilidades cruzadas en mediciones de campo con el fin de investigar mejor los procesos de intercambio en la interfaz agua-aire. En principio, el método también es adecuado para la detección simultánea de un gran número de gases traza, siempre que tengan una intensidad de saturación suficientemente diferente.
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