Desarrollos de sistemas fotoacústicos, mejoras en la adquisición y procesamiento de señales provenientes de trazas gaseosas de múltiples componentes.

Abstract

La espectroscopía fotoacústica (FA) para detección de gases es una técnica muy sensible, selectiva y de amplio rango dinámico, con una gran variedad de aplicaciones. El fenómeno físico en el que está basada consiste en la generación de ondas acústicas a partir de la conversión a calor de radiación electromágnetica, tanto UV - visible como infrarroja, absrobida por algunas especies moleculares. Se investigarán adelantos del sistema basado en un láser de CO2 continuo modulado y el procesamiento de la señal FA. En particular se notó que las señales FA provenientes de muestras con contenido de CO2 excitadas con el láser de CO2, presentaban un defasaje respecto de la excitación modulada. Para medir con precisión este defasaje, cuya determinación varía al realinear un láser de CO2 de cavidad relativamente larga, como el utilizado en este trabajo, se desarrollaron dos métodos: uno de ellos incorpora al sistema una celda de referencia y el otro en cambio, más ágil, un detector piroeléctrico. Finalmente se incluye el estudio novedoso de dos métodos de procesamiento de señal aplicados a la técnica FA: Redes Neuronales para el caso resonante y Onditas para el pulsado, siendo estas aplicaciones originales en el campo de esta técnica.

Photoacoustic (PA) spectroscopy to detect gases is a very sensitive, selective and wide dynamic range technique, with a large variety of applications. The pshysical phenomenon it is based on consist of the generation of acoustic waves, by the conversion of electromagnetic radiation into heat, both UV - Visible and IR, absorbed by some molecular species. Therefore, PA systems based on tunable lasers in the mid-infrared are very useful, like quantum cascade lasers, optical parametric oscillators and CO and CO2 lasers. It was particularly noted that the PA signals from samples containig CO2 excited by a CO2 laser showed a phase shift compared to the modulated excitation. To accurately measure this phase shift, whose determination varies when realigning a relatively long cavity laser, two methods were developed: one of them includes a reference cell in the system, while the other, more agile, includes a pyroelectric detector. Finally includes a new study of two methods used in signal processing wich are applied to the PA technique: neural networks for the resonant PA scheme, and wavelets for the pulsed PA system. These interesting applications are original in the field of this technique.