Láser para mejorar la detección de gas
El objetivo del proyecto MICEPAS MIR-EC-QCL (Novel miniaturized photoacoustic cell integrated with compact mid-infrared widely-tunable laser for gas-detection applications), financiado con fondos europeos, fue desarrollar un detector de gas más rentable y eficiente basándose en la espectrometría por láser. El equipo de científicos integró una innovadora célula fotoacústica resonante miniaturizada con un láser de cascada cuántica (QCL) en cavidad externa (EC) en el interior de un detector de gas fotoacústico compacto cuyas prestaciones se demostraron en una serie de ensayos de laboratorio. El equipo investigador optimizó el diseño de la célula para reducir su tamaño y, al mismo tiempo, permitirle operar en una resonancia específica. En el caso de una célula resonante bien optimizada, el fondo de la ventana —señal que aparece en la célula debido a la absorción y el reflejo del haz de luz por parte de las ventanas de las celdas— está ausente en cualquier régimen de modulación. La célula sin fondo puede utilizarse para detectar cualquier compuesto activo en el infrarrojo, así como adaptarse fácilmente a cualquier diámetro del rayo láser y frecuencia de modulación. A pesar de su reducido tamaño, el rendimiento de la célula miniaturizada es comparable al de una célula a gran escala. Los diversos prototipos de detector construidos y probados para su utilización en múltiples aplicaciones estaban equipados con los componentes principales de la célula fotoacústica, el chip láser y el diseño de la cavidad del láser. La inserción de la célula fotoacústica en la cavidad del láser posibilitó un aumento significativo de la sensibilidad de detección de gas. Las demostraciones pusieron de manifiesto que el detector de gas fotoacústico de intracavidad, basado en el uso de EC-QCL, puede utilizarse como higrómetro de alta sensibilidad capaz de analizar especies isotópicas en el vapor de agua. Por tanto, el prototipo puede usarse como referencia para desarrollar versiones mejoradas de detectores de gas económicos adaptados a diversas aplicaciones prácticas. En términos de precisión, fiabilidad y coste, los detectores de gas desarrollados en el seno del proyecto MICEPAS MIR-EC-QCL pueden aplicarse en análisis in situ de múltiples componentes del aire atmosférico durante la monitorización del gas de escape y la contaminación, el control de procesos industriales y la detección de fugas. Además, los detectores tienen una sensibilidad adecuada para su utilización en la identificación de los gases presentes en las reacciones metabólicas de los sistemas vivos.
Palabras clave
Detección de gas, espectrometría por láser, MICEPAS MIR-EC-QCL, célula fotoacústica, láser de cascada cuántica en cavidad externa
