¿Por qué no usar todos los colores en colorimetría?

Question

Colorimetría (y es primo visible-UV espectroscopia) es una forma de análisis químico que funciona mediante el envío de la luz visible de una longitud de onda a través de la muestra. A continuación, se analiza cómo gran parte de la luz fue absorbida en ese proceso, por lo que puede determinar la concentración.

Lo que yo no entiendo es por qué sólo una longitud de onda utilizada. Al parecer, incluso para la Espectroscopia de Infrarrojo, una sola longitud de onda es analizado en un tiempo, sin embargo, todo el espectro que se necesita. ¿Por qué no enviar en la luz blanca (con todas las longitudes de onda a la vez)? La salida de luz se podría dividir a través de la dispersión y cada longitud de onda puede ser analizado para su absorbancia. Tal vez algunas longitudes de onda de la luz no vale la pena medir o demasiadas frecuencias a la vez causa interferencia?

Answer 1

¿Por qué no enviar en la luz blanca (con todas las longitudes de onda a la vez)?

Este es, sin duda y de manera rutinaria se hace hoy en día. Lo principal es cuánto es el precio que estamos dispuestos a pagar? En un sentido riguroso, colorimetría se refiere al hecho de que hacemos uso de filtros ópticos para aislar las longitudes de onda en lugar de monocromadores. Cuando estos últimos se utilizan, se les llame espectrofotómetros. Básicamente, la pregunta es en relación a la digitalización de los instrumentos frente a diode array o multiplexación de instrumentos. Ambos existen en la actualidad y ambos tienen sus ventajas y desventajas.

En el análisis de espectrofotómetros, una longitud de onda pasa a través de la muestra en un tiempo. En el conjunto de diodos instrumentos, la luz pasa a través de la muestra a la vez y se dispersa más tarde. La dispersión de la luz que cae sobre una matriz de detectores (miles de pequeños detectores, generalmente 1024). Los detectores de no saber qué longitud de onda está cayendo sobre ellos, sin embargo, están calibrados.

Del mismo modo, si usted estaba trabajando en la década de 1970-80s usted podría usar un escaneo espectrofotómetro de infrarrojo (para una longitud de onda en un tiempo). Uno necesita un prisma de sal o una muy especial rejilla de difracción para dispersar la radiación infrarroja. Este hecho la vida muy difícil. Imagine trabajar con una sal de prisma!

En espectroscopia infrarroja transformada de Fourier, todas las longitudes de onda se pasan a la vez, pero no hay ninguna matriz de detectores. Lamentablemente, no hay detector que puede diferenciar longitudes de onda sobre la base de su frecuencia y por separado. Necesitamos modular de tal manera que una ordinaria del detector pueden "seguir" a la frecuencia de longitudes de onda. Aquí entra en el interferómetro de Michelson. La salida raw no se ve como un espectro en todo, pero tiene toda la información "oculta". Usted necesita la transformada de Fourier para recuperar un típico espectro infrarrojo.

Ahora uno se puede preguntar ¿por qué no usar PIES de la radiación UV-Vis? La respuesta es que la precisión requerida de un espejo en movimiento es tan alto que es bastante difícil de hacer uno.

Answer 2

Se provee una explicación en este resumen (1):

La transformada de Fourier de la espectrometría en el UV-Vis de la región (FT/UV-Vis), porque es fuente de disparo-ruido limitado, tiene una relación señal-ruido (S/N) desventaja en comparación a dispersiva de espectrometría de masas, especialmente con densa espectros. A expensas de los más pobres, S/N, M/UV-Vis puede ser satisfactoria para mediciones de alta resolución. Sin embargo, baja resolución estudios espectroscópicos, tales como absorción molecular las mediciones, no se espera que se realiza ventajosamente por FT/UV-Vis. La amplia y densa de los espectros con alta intensidad a lo largo de un amplio rango espectral debe mostrar un importante S/N de la degradación, en comparación de los resultados con dispersiva de espectrometría de masas.

Explicación más detallada de los sujetos de ruido y por qué PIES no proporciona una ventaja aquí puede encontrar en las notas del curso disponible por U. Delaware Prof. S. L. Neal:

Los filtros no siempre mejorar la calidad de los datos espectrales. Las mediciones que están dominados por el ruido de la fuente, por ejemplo, la fluorescencia, son a menudo distorsionada por el ruido de parpadeo. Mientras que el blanco el ruido es la frecuencia de independiente, el parpadeo de ruido es mayor a bajas las frecuencias. De hecho, a veces es llamado ruido rosa (ya que la baja frecuencias asociado con el color rojo en lugar de azul). Las técnicas de filtrado se basan en la idea de que el ruido no, en en general, constan de los mismos componentes de frecuencia de la señal. En el caso de parpadeo de ruido, no se cumple esta condición. Este es uno de los la razón de que FT-UV-VIS de los espectrómetros no se utilizan ampliamente. El mejora en la relación señal a ruido que proviene de la medición de la totalidad de la espectro muchas veces usando un interferómetro durante el tiempo de una sola el espectro puede ser medido en un dispersivo (monocromador) espectrómetro es la raíz cuadrada del número de veces que el espectro se midió el ruido de disparo limitada (FT-IR) las mediciones. En otras palabras, un diez punto de espectro medido por el dispositivo tiene un relación señal a ruido que es alrededor de tres veces ($\sqrt{10}$ ) mayor que el mismo espectro medido utilizando un dispositivo de dispersión de porque la señal promedios reduce el ruido aleatorio por la raíz cuadrada del número de las adquisiciones. (Recuerde que este es llamado el multiplex o Fellgett ventaja.) Esta mejora es siempre menor en la presencia de el parpadeo de ruido, y en muy concurrida espectros de multiplex, una desventaja en el que la señal-a-ruido en los datos adquiridos por el interferómetro es menor que en el dispersivo instrumento puede ser observó.

Referencia

1. Mark R. Glick, Bradley T. Jones, Ben W. Smith y James D. Winefordner Aplica La Espectroscopia Vol. 43, número 2, pp 342-344 (1989)

2. V. Saptari, la transformada de Fourier de la Espectroscopia de Ingeniería de Instrumentación, SPIE de Prensa, Bellingham, WA (2003).