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512

 

CAPÍTULO 16 

MÉTODOS ESPECTROQUÍMICOS

donde n

2

 es el índice de refracción del revestimiento, n

1

 el índice de refracción del núcleo, y 

n

ext

 el del medio externo. Cuanto mayor sea NA, la capacidad de reunir luz será mayor.

Por lo general, los fabricantes proporcionan datos de abertura numérica para dife-

rentes fibras. Otra propiedad que informan con frecuencia es la pérdida de luz por unidad 

de longitud para diferentes longitudes de onda. Se da una curva espectral que muestra la 

atenuación en función de la longitud de onda. La atenuación se suele expresar en decibe-

les por kilómetro (dB/km), y se define como

 dB 

⫽ 10 log 

P

0

P

 (16.28)

donde P

0

 es la intensidad en la entrada y P es la intensidad en la salida. Por ejemplo, la 

atenuación para fibras de sílice a 850 nm es del orden de 10 dB/km. Se debe tener en 

cuenta que 1 dB 

⫽ 10 ⫻ absorbencia. Así, una fibra de 10 m (0.01 km) tendría una ab-

sorbencia de 0.01 (atenuación de 0.1 dB), que corresponde a 97.7% de transmitencia.

Se pueden conseguir fibras ópticas que transmitan radiación desde el ultravioleta 

(190 nm) hasta el infrarrojo (

ⱖ5 m), pero cada una tiene un intervalo limitado de ope-

ración. Los materiales plásticos y de vidrio compuesto se usan para cortas distancias en la 

región visible, en tanto que las fibras de sílice se pueden usar desde el UV hasta el IR 

cercano (2.3 

m), pero son muy costosas. Los vidrios de fluoruro y calcogenuro (material 

inorgánico que contiene oxígeno, azufre, selenio o telurio) extienden la operación más 

hacia el infrarrojo.

Para acoplar las fibras ópticas y los espectrómetros se presenta un balance entre la 

mayor abertura numérica para recolectar más luz y el ángulo de recolección del espectró-

metro mismo, que suele ser la limitante. Esto es, la luz recolectada con una abertura nu-

mérica mayor que el límite del espectrómetro no será vista por ese espectrómetro. Con-

sultar la referencia 23 para una descripción de las consideraciones de diseño de un 

acoplamiento fibra óptica/espectrómetro.

Las fibras ópticas se pueden usar como sensores para mediciones convencionales 

espectrofotométricas y de fluorescencia. Debe transmitirse luz de una fuente de radiación 

y volver al espectrómetro. Si bien hay acopladores y diseños que permiten la transmisión 

y recepción de la luz en una sola fibra, en general se usa un cable de fibra bifurcada

Ésta consiste en dos fibras en una vaina, separadas en el extremo que va a la fuente de 

radiación y al espectrómetro. Con frecuencia, los cables se componen de un mazo de varias 

docenas de pequeñas fibras, y la mitad de ellas están separadas en forma aleatoria de las 

otras en un extremo. Para mediciones de absorbencia se monta un espejo pequeño (fijo al 

cable) a pocos milímetros del extremo de la fibra. La radiación de la fuente penetra a la 

solución de la muestra y se refleja regresando a la fibra para su recolección y transmisión 

hacia el espectrómetro. La longitud de la trayectoria de la radiación es el doble de la dis-

tancia entre la fibra y el espejo.

Las mediciones de fluorescencia se hacen de manera parecida, pero sin el espejo. La 

radiación emitida por un extremo de la fibra de forma cónica excita la fluorescencia en la 

solución de la muestra; esta fluorescencia se recolecta por el cable de retorno (la cantidad 

Pérdida

n

2

n

1

a

Revestimiento

Núcleo

Amortiguador

Figura 16.32. 

Estructura de 

una fibra óptica.

En los cables bifurcados, una 

rama se usa para transmitir la 

radiación de la fuente y la otra 

para recibir la radiación absor-

bida o de fluorescencia.

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