INFLUENCIA DEL CO2 EN LA RESPUESTA DE FASE DE UN SISTEMA FOTOACÚSTICO PARA DETECCIÓN DE MUESTRAS MULTICOMPONENTES

Resumen

Se mejoró un sistema fotoacústico resonante en base a láser de CO2 para la medición de concentración de gases relacionados con procesos biológicos, particularmente con la maduración de la fruta. Las frutas generan principalmente: etileno, etanol, H2O y CO2. La medición de fase en este tipo de mezclas multicomponentes brinda información muy útil, debido a que la señal acústica producida por el CO2 presenta un defasaje de aproximadamente 165° respecto de la excitación. La rápida transferencia de energía entre los niveles vibracionales del CO2 (ν3) y el N2 (resonancia de Fermi) produce dicho defasaje. La fuente del sistema es un láser de CO2 sintonizable en las bandas de 9 y 10 μm. El haz modulado por un obturador mecánico de frecuencia variable atraviesa una celda longitudinal, con filtros de cuarto de onda en los extremos y un micrófono en el centro. La señal proveniente de las muestras al barrer alrededor del pico de resonancia correspondiente al segundo modo longitudinal es procesada por un amplificador lock-in y transferida a una PC. Para la medición de fase se introdujo una celda de referencia al sistema cargada con una alta concentración de etileno en N2, el cual sigue la fase de la excitación. Finalmente se comprobó el modelo de ecuaciones de tasa poblacional, que describe la relación entre amplitud y fase de la señal fotoacústica y la concentración de los gases, donde el término que contiene la concentración de CO2 depende de la relación entre la energía del estado vibracional del N2 y la del fotón del láser.