Espectroscopia de lente térmica de alta sensibilidade

• Autor(a) principal: Cruz, Renato Antonio
• Data de Publicação: 2008
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76132/tde-30092008-114257/
• topic: Baixas absorções; Coeficiente de absorção linear; Espectroscopia de alta sensibilidade; High sensitivity spectroscopy; Lente Térmica; Linear absorption coefficient; Lowabsorption.; Thermal Lens

A eficácia de métodos convencionais de transmissão, utilizados para medir absorção de materiais altamente transparentes, é geralmente limitada pela reflexão e espalhamento de luz. A espectroscopia de Lente Térmica, por outro lado, não é sensível a esses fenômenos, e tem sido amplamente usada na determinação de baixas absorções ópticas. Neste trabalho, estudamos uma configuração de Lente Térmica de duplo feixe (onda contínua cw), desenvolvida recentemente, e suas aplicações. Essa configuração otimiza a técnica de Lente Térmica, e aumenta significativamente a sensibilidade de medida. Foram realizados alguns cálculos computacionais e testes experimentais dessa configuração, e os resultados foram comparados com os de outra configuração, tradicionalmente utilizada, denominada de feixe duplo no modo-descasado. Várias aplicações foram feitas para líquidos e sólidos. Como resultado, obtivemos o espectro de absorção da água pura entre 350 e 528 nm, que indicou um valor mínimo de aproximadamente 1,5 &#8226 10-5 cm-1 em torno de 380 nm, que é mais baixo do que todos os valores da literatura. Coeficientes tão baixos quanto 2 &#8226 10-7 cm-1 podem ser medidos para a água, com 1W de potência, utilizando essa configuração otimizada. Estimamos um limite de detecção de ~ 6 &#8226 10-9 cm-1 (P = 1 W) para o solvente CCl4, que corresponde (até onde sabemos) ao menor valor já encontrado na literatura para líquidos, utilizando-se laser cw. Quanto à detecção de traços de impurezas, o limite para o Cr (III) em solução aquosa foi de ~ 40 ppb (ng/mL) em 514 nm, que corresponde a aproximadamente metade da concentração máxima ideal de Cr (III) em águas potáveis e naturais. Foram obtidos alguns resultados preliminares para a variação do caminho óptico com a temperatura (ds/dT), em sólidos com diferentes geometrias. Para a sílica fundida (quartzo vítreo) Suprasil, determinamos um limite superior para o coeficiente de absorção, cujos valores, 1 &#8226 10-6 cm-1 (em 493 nm) e 1 &#8226 10-5 cm-1 (em 355 nm), também são menores do que os resultados da literatura nessa região do espectro. A alta sensibilidade da técnica permitiu obter a absorção, em 1064 nm, das matrizes de materiais laser dopados com Nd3+, sendo (1,8 &#177 0,1) &#8226 10-3 cm-1 para o vidro Q-98 (Kigre), e (5 &#177 1 &#8226 10-4 cm-1 para o cristal Nd:YAG. Realizamos também medidas de eficiência quântica de fluorescência em nanocristais semicondutores (CdSe/ZnS) suspensos em THF e tolueno, com resultado aproximadamente 5 vezes mais preciso do que o obtido por técnica convencional de fluorescência. As principais vantagens da configuração otimizada, em relação à tradicional, são: um procedimento experimental simples, boa precisão nas medidas de difusividade térmica e, principalmente, a alta sensibilidade da técnica. As desvantagens são: um tempo de medida mais longo, e a necessidade de amostras maiores.