Optimización de resonadores acústicos para espectroscopía fotoacústica en gases

• Autores: Vallespi, A. S.; Barreiro, Nadia Luisina; Peuriot, Alejandro Luis; Slezak, Verónica Beatriz; Santiago, Guillermo Daniel
• Año de publicación: 2010
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: artículo
• Fuente: An. (Asoc. Fís. Argent., En línea) 2010;01(22):35-39
• Materia: FOTOACUSTICA; DETECCION DE TRAZAS; PHOTOACOUSTICS; TRACE DETECTION
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

La espectroscopía fotoacústica permite la detección de trazas de gases ya que, en teoría, su límite está establecido por el ruido del micrófono y la electrónica asociada. En la práctica, la mínima concentración detectable aumenta debido fundamentalmente a dos factores: la pequeña absorción y dispersión de la radiación que atraviesa las ventanas de la celda, que contiene la muestra del gas, y el ruido proveniente de la bomba de circulación o turbulencias en el flujo de gas. Con el objetivo de disminuir estos efectos se diseñaron celdas con resonadores abiertos, filtros en los extremos y ventanas en ángulo de Brewster. Así mismo, se presenta una celda diferencial con dos resonadores paralelos, acoplados a dos filtros de cuarto de onda comunes a ambos. Se utiliza un micrófono diferencial cuyos puertos son conectados en el punto medio de ambos resonadores, lo cual permitiría reducir el ruido proveniente de puntos lejanos, tales como los debidos a calentamiento de las ventanas, aumentando la relación señal ruido. Se plantean dos modelos numéricos para analizar el comportamiento de los diseños ante una excitación luminosa. Se analizan los resultados y se obtienen las condiciones más favorables para aumentar la señal fotoacústica y disminuir el límite de detección
The photoacoustic spectroscopy allows traces detection due to the fact that, theoretically, its limit is settled by the microphone and the associated electronics. Actually, the lowest measurable concentration increases essentially by two factors: the small absorption and scattering of radiation at the sample cell’s windows and the noise caused by the circulation pump or flux turbulences. To accomplish the goal ofreducing these effects, cells with open pipe resonators, filters at the endings and windows with Brewster angles were designed. Likewise, we propose a differential cell with two parallel resonators, which share quarter wave filters at both ends.The ports of a differential microphone are connected respectively to the mid-point of both resonators, so that the noise coming from far points (windows heating) lowers and the signal to noise ratio increases. Two numerical models have been applied in order to analyze the behaviour of different cell design supon laser irradiation. The results are analyzed and the most favorable conditions for increasing the signal and lowering the detection limit are obtained.
Fil: Vallespi, A. S.. Unidad de Investigación y Desarrollo Estratégico para la Defensa. Centro de Investigaciones en Láseres y Aplicaciones (UNIDEF-CEILAP-CONICET). Buenos Aires. Argentina
Fil: Barreiro, Nadia Luisina. Unidad de Investigación y Desarrollo Estratégico para la Defensa. Centro de Investigaciones en Láseres y Aplicaciones (UNIDEF-CEILAP-CONICET). Buenos Aires. Argentina
Fil: Peuriot, Alejandro Luis. Unidad de Investigación y Desarrollo Estratégico para la Defensa. Centro de Investigaciones en Láseres y Aplicaciones (UNIDEF-CEILAP-CONICET). Buenos Aires. Argentina
Fil: Slezak, Verónica Beatriz. Unidad de Investigación y Desarrollo Estratégico para la Defensa. Centro de Investigaciones en Láseres y Aplicaciones (UNIDEF-CEILAP-CONICET). Buenos Aires. Argentina
Fil: Santiago, Guillermo Daniel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Departamento de Física. Laboratorio Láser (UBA-FI). Buenos Aires. Argentina