Irradiancia

Es la potencia que emite el cuerpo por unidad de superficie y longitud de onda (W·nm^-1·cm^-2). Además, la irradiancia de una lámpara que está emitiendo es parecida a la de un cuerpo negro.

Emisividad

Es el cociente entre la irradiancia de la lámpara y la de un cuerpo negro a la misma temperatura: Emisividad (ë,T) = I(lámpara)(ë,T) / I(cuerpo negro)(ë,T).

Cuerpo gris

Tiene lugar cuando la emisividad es independiente de la longitud de onda de la lámpara en cuestión.

Lámpara de Deuterio

Es una lámpara de baja presión que posee un espectro continuo y suave entre 200 y 400 nm, y a partir de este último valor su espectro es más irregular con un gran número de picos. Además, tiene una vida de unos pocos cientos de horas. La lámpara QTH (Cuarzo-Tungsteno-Halógeno) emite más en el visible que la de Deuterio, mientras que en el ultravioleta es al revés. Por este motivo, los espectrofotómetros utilizan lámparas de Deuterio entre 190 y 320 nm, mientras que a partir de los 320 hasta los 3000 nm usan lámparas de QTH.

Lámpara de Mercurio

Es una lámpara de baja presión cuya ampolla contiene un gas, que generalmente contiene átomos de Mercurio. Lo que se hace es pasar una corriente a través del gas para ionizarlo y al mismo tiempo excitar las moléculas que contiene. La luz que sale de la lámpara es principalmente debida a la emisión intrínseca de estas moléculas. Un ejemplo particular de este tipo de lámparas son las de Mercurio-Argón (Hg-Ag) o bien la de Mercurio-Neón (Hg-Ne). El proceso que da lugar a la emisión de radiación se puede expresar como: Hg + e^– + Ec → Hg^* + e^– + Ec’. Como la excitación del mercurio sólo se produce para determinados niveles de energía del mismo, el espectro será discreto y estará compuesto por líneas monocromáticas debidas a las transiciones de desexcitación del mercurio.

Lámpara de Arco de Xenón

El gas que poseen en su interior es Xe. En su espectro se observan líneas de emisión entre 750 y 1000 nm. Se utilizan para imitar el espectro solar, puesto que el espectro de una lámpara de este tipo se puede aproximar al de un cuerpo negro a una temperatura entre 5000 y 6000 K.

Lámpara de Arco de Xenón con Hg

Normalmente, a las lámparas de Arco de Xe se les suele añadir mercurio, con lo que tendremos una lámpara de alta presión Xe-Hg. Se superponen los espectros de emisión del Hg con los del Xe, es decir, el espectro de una lámpara de este tipo será más o menos suave debido a la emisión continua del Xe, excepto en un cierto intervalo de frecuencias en el que se apreciarán picos debido a la emisión del Hg. Estos picos del Hg se ensanchan debido a la interacción de las moléculas de mercurio con los alrededores.

Detectividad (D)

Es la inversa del NEP, por lo tanto, un buen detector debe tener una detectividad alta. Para la mayor parte de los detectores de infrarrojo se tiene que D es inversamente proporcional al área del detector y al ancho de banda en frecuencia D ∝ 1/(Área × √f). Por lo tanto, para comparar distintos detectores se define la detectividad específica (D*) como D* = D × √(Área × f). Cuanto mayor es el área del detector, mayor es el ruido térmico, por lo que no resulta muy adecuado que el área del detector sea excesivamente grande.

NEP (Noise Equivalent Power)

Es la potencia irradiante necesaria (en W) para que el detector dé una señal igual a la del ruido del detector. Lo ideal es siempre que sea lo más pequeño posible, cosa que se consigue enfriando el detector. Muchas veces, para enfriar el detector, lo que se utiliza es nitrógeno líquido.

Tiempo de respuesta de un detector

Se tiene que un detector no nos da la señal según le llega, sino que tiene un cierto retardo debido al tiempo que tarda en convertir y amplificar la señal luminosa en una señal de corriente. Entonces, definimos la constante de tiempo de un detector como el tiempo que tarda en dar el 63% de la señal total que nos dará a la salida. Cuanto menor sea la constante de tiempo de un detector, más rápido será el mismo.

Rango de linealidad en un detector

Es el rango en el que la respuesta del detector es proporcional a la intensidad luminosa que le está llegando. Es interesante saber cuál es el rango de linealidad del detector, pues este rango será el de trabajo del mismo.

Detector fotoconductor

Los fotoconductores son un material cuya conductividad cambia al ser iluminados. Así, los candidatos a ser fotoconductores son los semiconductores. Lo que ocurre es que al llegar el fotón, el electrón se excita pasando de la banda de valencia a la banda conductora, haciéndose el material más conductor.

Semiconductores utilizados

• Silicio
• Germanio
• Sulfuro de Plomo

El esquema de un detector fotoconductor consistirá en un circuito eléctrico conectado a una pila y con una resistencia más la resistencia del fotoconductor, lo que se hace es medir la intensidad de corriente, la cual variará según la conductividad del fotoconductor.

Detector fotodiodo o fotovoltaico

Se construyen por la unión de un semiconductor de tipo p con otro de tipo n. Se tiene que la diferencia de potencial que se establece entre la región p y la región n es proporcional a la cantidad de luz que llegue, ya que cuanta más luz llegue, mayor número de pares electrón-hueco se crearán. Es conveniente que el detector tenga justo el área sensible que vamos a utilizar, ya que si tuviéramos más de la necesaria, el ruido sería mayor, siendo peor detector.

Cuando llegan fotones con energía mayor que la del gap, los electrones se excitan y aparecen pares electrón-hueco. Si estos pares están próximos a la región de transición, los electrones del lado p van hacia n y los huecos del lado n van hacia p. Los pares electrón-hueco creados lejos de la zona de transición se recombinarán antes de llegar. Estos detectores se pueden usar midiendo la corriente que pasa o midiendo el voltaje que aparece entre la región p y n al incidir sobre ellos con luz.

Dinodo

Es un componente del fotomultiplicador. El multiplicador es la parte del mismo referente a los dinodos, es decir, donde se aumenta el número de electrones. Entre los dinodos se hace un divisor de tensión para que la tensión entre ellos vaya cayendo y de esta forma conseguir que cada electrón liberado sea acelerado hacia el siguiente dinodo.

Fotocátodo

Es el propio material sobre el que se produce el efecto fotoeléctrico. Para que el electrón se pueda medir a la salida, lo que se hace es crear una diferencia de tensión muy elevada entre el fotocátodo y el primer dinodo. Luego, al comenzar a chocar con los dinodos en su camino hacia el ánodo, se van liberando más electrones que producen una corriente (“corriente de chorro”) que es medible. El fotocátodo y los dinodos presentan un cierto ritmo de emisión termoiónica que es responsable de la corriente de oscuridad.

Dispersión en un monocromador

Se define como: Anchura a media altura = Dispersión × Anchura de Rendija. Si tenemos un monocromador con una dispersión de D = 1.4 nm/mm, y sabemos que la anchura de la rendija de entrada y salida es de 1 mm, entonces el ancho del pico a altura mitad sería de 1.4 nm.

Termopila

Es un tipo de detector térmico que funciona por calentamiento. Es decir, cuando una señal luminosa llega al detector, éste se calienta y cambia su temperatura, provocando que cambie alguna propiedad física del mismo. La termopila se basa en el “Efecto Seebeck”, que es el efecto de los termopares, y donde el calentamiento del detector produce una diferencia de potencial en el mismo que se puede medir.

Piroeléctrico

En este tipo de detector térmico, lo que sucede es que el aumento de la temperatura en el detector hace que la polarización en el interior del material (ferroeléctrico) varíe, pudiendo ser medida.

Densidad óptica

Es una cuantificación práctica de la absorción, y es definida como: D.O.(ë) = log(I_o(ë) / I(ë)). Es directamente proporcional al espesor del material (d) y, por lo tanto, a la concentración de centros absorbentes. Permitiría, por tanto, una medida absoluta de esta concentración, supuesta conocida la sección eficaz de absorción (s), o bien, la determinación de ésta si, por un procedimiento alternativo, se mide la concentración de centros absorbentes.

Coeficiente de absorción y su relación con la Densidad Óptica

Será una cierta función de la longitud de onda de la radiación incidente, a = a(λ). Los coeficientes a y s están relacionados con propiedades fundamentales del medio. Veamos cómo obtener experimentalmente información sobre ellos y su dependencia con la longitud de onda. La luz producida por una fuente adecuada para el rango espectral a estudiar se dispersa y selecciona mediante un elemento monocromador (prisma, red de difracción), enviándose seguidamente a través de la muestra hasta un detector que finalmente transformará la información en una señal eléctrica que permite su registro y almacenamiento.

La relación de la Densidad Óptica con el coeficiente de absorción es: α = 2.303 D.O. / d.

Función trabajo (f)

Es la energía invertida por el fotón en arrancar un electrón, que junto con la energía cinética absorbida por el electrón, suman la energía total del fotón incidente. De forma que: hv = Ø + 1/2me-Ve². Este es el llamado Efecto Fotoeléctrico. La mínima energía para liberar un electrón será cuando el electrón no tenga energía cinética una vez liberado, por lo tanto: hvo = Ø.