Revista 05 - Wiki do IF-SC

Atual
Instrumentação
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
O gás a ser analisado preenche
a câmara de análise “C” e absorve
parte da energia emitida pela fonte
de infravermelho “F”. O feixe de radiação
emergente da câmara incide em
um detector de radiação que gera um
sinal elétrico proporcional a intensidade
do feixe de radiação incidente.
Pela lei de Lambert-Beer pode ser
verificado que o sinal do detector é
proporcional a “I”, variando somente
com relação a “C”, que é a concentração
da substância em análise. As
grandezas “I 0
”, “a” e “b” são constantes,
pois dependem das características
físicas do analisador e da
substância a ser analisada.
Se a fonte “F” emitisse e o detector
“D” detectasse radiação infravermelha
em uma faixa ampla do espectro
(por exemplo = 1.500 a 15.000 nm),
a análise não seria específica para
nenhuma substância, isto é, não haveria
nenhuma seletividade no processo
de absorção. Na figura 4 está a representação
esquemática de detector de
umidade por infravermelho. A figura
5 ilustra o espectro de absorção de
infravermelho do CO 2
.
F.3 Esquema de dispositivo de absorção de infravermelho.
ELEMENTOS DO ANALISADOR
Os principais componentes do analisador
de infravermelho são:
- Fonte de infravermelho;
- Câmara de análise;
- Filtros ópticos;
- Detectores de infravermelho;
- Moduladores, balanceadores,
(chopper).
Fonte de infravermelho
A fonte de infravermelho é a responsável
pela emissão de radiação na
faixa espectral necessária para análise
de um determinado componente.
Os tipos mais usados de filamentos
são os de nichrome, tungstênio e platina,
aquecidos na faixa de 500 a
2000 o C, dependendo do material de
que são constituídos.
A radiação emitida pelo filamento
segue a lei de Planck para um corpo
negro, porém, como o filamento é um
corpo real, há necessidade de se corrigir
o fator de emissividade.
F.4 Representação esquemática do detector de umidade por infravermelho.
Câmara de análise
A câmara de análise é responsável
pelo posicionamento do componente
em análise entre a fonte e o detector. É
composta por um corpo cilíndrico espelhado
internamente, com duas conexões
para circulação da amostra e as
extremidades são seladas com janelas
transparentes ao IV e devem ser resistentes
mecânica e quimicamente.
Filtros ópticos
Os filtros ópticos são dispositivos
que deixam passar apenas parte
da radiação incidente sobre eles. A
parte passante de espectro permite
classificá-los em filtros: passa-alta,
passa-baixa, passa-banda. Construtivamente,
os filtros mais comuns utilizados
nos analisadores IV são:
- Filtros gasosos;
- Filtros sólidos.
O tipo mais comum é o filtro
de interferência. Trata-se de um filtro
passa-banda bastante seletivo. É
constituído de uma lâmina de material
transparente de baixo índice de
refração (fluoreto de magnésio; n =
1,38), com as superfícies prateadas
ou aluminizadas de forma a serem
semitransparentes.
A radiação infravermelha incidente
emerge na face oposta, acompanhada
da parcela refletida, de forma
sucessiva, entre as superfícies espelhadas.
Se o comprimento de onda (λ)
da radiação for um múltiplo da distância
(D) existente entre as superfícies
semi-refletoras, a atenuação será
mínima, caso contrário, haverá interferência
destrutiva entre a radiação
passante e a refletida, atenuando-se
o feixe emergente. A figura 6 mostra
a interação de um feixe de radiação
infravermelha com um filtro de interferência.
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Mecatrônica Atual nº11 - Agosto - 2003