DISEÑO DE SISTEMA FOTOACÚSTICO PARA DETECCIÓN DE DEPÓSITOS DE PARTICULADO FINO

Abstract

El particulado fino puede alcanzar altas concentraciones en la atmósfera debido a múltiples fuentes de origen natural y humano. Su presencia afecta tanto al clima como a la salud humana por lo que su detección y monitoreo es de creciente interés. El objetivo de este trabajo es el diseño de un sensor para medir depósitos de particulado fino ya sea de carbón, nitratos o sulfatos. Para ello se eligió la técnica fotoacústica resonante en la cual se excita el depósito realizado sobre una ventana de una celda con un oscilador paramétrico óptico cuyo haz es modulado mecánicamente y sintonizado a una longitud de onda en resonancia con un pico de absorbancia de la sustancia a medir. La energía absorbida se libera en forma de calor al gas circundante y se genera una onda de presión que se puede medir con un micrófono. La adquisición se realiza mediante un amplificador lock-in, en forma sincrónica con la frecuencia de modulación del láser. Para realizar la medición se modeló y diseñó una celda fotoacústica con forma de paralelepípedo rectangular. Su forma permite incidir en ángulo de Brewster evitando reflexiones internas, las cuales dan lugar a dispersión del haz incrementando el ruido de fondo. Para realizar las muestras se desarrolló un método para hacer depósitos de particulado a partir de un nebulizador ultrasónico. También se diseñó un procedimiento de conteo gráfico para determinar la concentración depositada. Finalmente se describe el estudio de las primeras muestras de hollín y nitrato de potasio.