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Na Espectroscopia Fotoacústica (Photo-acoustic Spectroscopy - PAS) o gás a ser medido á atingido por um sinal luminoso modulado com comprimento de onda pré-selecionado. As moléculas do gás absorvem parte da energia luminosa e a convertem em um sinal acústico que é detectado por microfones. A fonte do infravermelho age como um corpo negro esférico e aquecido. Um espelho foca o feixe até a janela da célula PAS, passando antes por uma hélice interruptora e por um filtro óptico. A hélice gira constantemente e faz papel de interruptor sobre a passagem da luz. O filtro óptico seleciona a banda de interesse. |
Monitor Fotoacústico de Gás Innova 1412i |
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Ao passar pela janela, o feixe entra na célula PAS. Se a sua frequência coincide com a banda de absorção do gás contido na célula, as moléculas do gás absorverão parte da energia. Quanto maior a concentração de gás na célula, maior a absorção pelas moléculas, que são aquecidas, se expandem e aumentam a pressão interna. As interrupções causadas pela hélice fazem com que a pressão aumente e diminua continuamente, gerando um sinal acústico. O sinal acústico é detectado por dois microfones, cujas saídas são adicionadas em um amplificador, para um processamento posterior. |
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Vantagens do PAS
A medição fotoacústica de gás baseia-se nos mesmos princípios básicos dos analisadores convencionais de gás por infravermelho – a capacidade dos gases em absorver radiação infravermelha. No entanto existem importantes diferenças entre o PAS e as tecnologias convencionais.
A absorção (proporcional à concentração) é medida diretamente e não em relação a um segundo plano. Isto significa que o PAS é muito mais preciso e estável. Além disso, através do PAS todos os gases e vapores podem ser monitorados simultaneamente em uma única câmara de medição, uma vez que cada substância pode ser detectada individualmente.
E finalmente, o volume de amostragem necessário é muito pequeno, devido às dimensões da câmara da célula. Volumes menores que 10 mL podem ser mensurados.
Fonte Luminosa
A fonte luminosa ideal para detecção e análise de gases deve ser capaz de emitir radiação infravermelha, em especial na região entre 650 e 4000 cm-1.
A luz solar é a fonte de infravermelho mais comum, e foi utilizada por Alexander Bell em seus experimentos pioneiros em fotoacústica. Embora seja sem dúvidas a fonte mais barata, ele mesmo afirmou que não é a mais confiável.
A fonte incandescente, além de mais estável, é uma ótima alternativa. O tipo mais simples é um filamento aquecido a uma alta temperatura. Suas maiores vantagens são a estabilidade, custo baixo e durabilidade. O espectro de emissão é contínuo, com algo entre 70 e 80% na região do infravermelho.
A espectroscopia requer uma largura de banda estreita, e por esta razão utiliza-se em conjunto com a lâmpada um sistema óptico que admite a passagem apenas da faixa desejada. Filtros são usados para a radiação de uma faixa fixa de comprimentos de onda. Para um ajuste contínuo, podem ser utilizadas grades de difração, prismas ou interferometria.
