4.4 Joint PLDA
4.5.3 Experiments Combining Multiple Image Descriptors
La espectroscopía infrarroja - IR, es un tipo de espectroscopía vibracional, es decir, una técnica espectroscópica donde se analizan las vibraciones moleculares. A cualquier temperatura por encima del cero absoluto, todos los pequeños osciladores armónicos simples que constituyen una molécula se encuentran en constante vibración. Da la casualidad de que la luz infrarroja está en el mismo rango de frecuencia que la molécula en vibración. De modo que al irradiar una molécula en vibración con luz infrarroja, absorberá aquellas frecuencias de la luz que sean exactamente iguales a las frecuencias de los distintos osciladores armónicos que constituyen dicha molécula. Cuando la luz es absorbida, los pequeños osciladores de la molécula seguirán vibrando a la misma frecuencia, pero dado que han absorbido la energía de la luz, tendrán una amplitud de vibración más grande. Esas vibraciones son básicamente de dos tipos: las de estiramiento, que se hacen a expensas de la longitud del enlace (esto es, la distancia que separa los átomos unidos) y las de torsión, que tienen lugar por rotación a lo largo del eje de los
transmitida desde la muestra a un detector y la computadora se encarga de analizarla y determinar las frecuencias que fueron absorbidas.
La espectroscopia infrarroja mide la absorción de radiación electromagnética con longitud de onda entre 0,1 y 7,5 10-5 cm que es superior a la visible por el ojo humano e inferior a la de las microondas y las ondas de radio. Este procedimiento da también mucha información sobre la estructura química de un compuesto y es sumamente útil para identificar compuestos orgánicos.
El método de los espectrómetros dispersivos es una solución para los detectores de infrarrojo, que no son capaces de seguir las frecuencias ópticas. Imaginemos que se pudiera construir un transductor que transformase las frecuencias ópticas en frecuencias de audio, donde los detectores y la electrónica son capaces de seguir tanto las variaciones de intensidad como las de frecuencia. Este transductor sería el fundamento de un espectrómetro mucho más sensible, preciso y fiable. Esta idea constituye la base de la espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (Fourier Transform InfraRed Spectroscopy-FTIR).
El interferómetro de Michelson constituye el corazón de los espectrómetros FTIR (figura 3.8), y sustituye a la red de difracción como elemento seleccionador de frecuencias. Un interferómetro de Michelson está constituido por un divisor de haz, un espejo fijo y un espejo móvil.
El divisor de haz (normalmente se trata de una película delgada de germanio) genera dos ondas en fase viajando en direcciones diferentes, hacia los espejos. Una vez reflejados en éstos, las dos ondas se recombinan nuevamente en el divisor de haz, produciéndose una interferencia entre ambas. Una vez recombinadas, el detector registrará una intensidad que dependerá de la diferencia de camino impuesta por la posición de los espejos.
La señal que recibe el detector en el interferómetro de Michelson corresponde a la transformada de Fourier de la distribución espectral de la fuente infrarroja en estudio. Esta señal recibe el nombre de interferograma.
Una vez que se conoce el interferograma por medida directa, se obtiene la distribución espectral de irradiancía de la fuente infrarroja sin más que calcular la transformada de Fourier inversa.
Con esta técnica se obtiene una resolución muy alta limitada solamente por el ancho de la ventana de entrada (Xω) y por la región de la longitud de onda, analizada según la ecuación 3.10: λ ω λ λ ≈ Χ ∆ ≡ R (3.10)
En un interferómetro de Michelson, la distribución de densidades de la salida (patrón de interferencia), esta dada por la ecuación 3.11:
(
kx)
I
Donde k es el número de onda. Una vez que, desde el punto de vista espectroscópico se halla un intervalo continuo de valores de k en la fuente, un patrón de interferencia puede ser interpretado por unidades de k, resultando una longitud de onda integrada sobre todos los valores de onda esta dada por la ecuación 3.12.
∫
∫
∫
∞ ∞ ∞ + = = 0 0 0 0 0( ) 2 cos( ) 2 ) (k dk I k dk I kx dk I I (3.12)El primer término se comporta como termino de referencia y el segundo es un término de interferencia. Las fluctuaciones en intensidad en torno al termino de referencia comprenden una distribución espectral en función de la diferencia de caminos (interferograma) dada porla ecuación 3.13:
∫
∞ = 0 ) cos( ) ( ) (x I k kx dk I (3.13)Que es la transformada de Fourier del espectrograma, expresada por la ecuación 3.14:
∫
∞=
0)
cos(
)
(
2
)
(k
I
x
kx
dx
I
π
(3.14)Lo importante para la aplicación de la técnica es que variando continuamente la posición de un espejo móvil del interferómetro, se obtiene el espectrograma con la transformada de Fourier del Interferograma. En consecuencia, la detección del interferograma I(x) como función de la diferencia del camino óptico, en un punto del eje del sistema óptico, permite calcular la distribución de intensidad espectral I(k) como función del número de onda [16]
.
Para hacer un análisis cualitativo de las vibraciones simétricas y asimétricas de los enlaces sp2 y sp3 del CH2 de la capa de DLC se utilizó la técnica de espectroscopia infrarroja por
incidencia variable y lentes-portamuestras (kr5-45, ZeSe, Si), en el modo de transmitancía, para lo cual, se hizo necesario depositar las películas de DLC sobre pastillas transparentes al infrarrojo de KCl de 2mm de espesor y 13mm de diámetro. Los espectros se tomaron en un rango de 3200 a 2600 cm-1, con una energía de la fuente de 13000 - 14000 U.E. La resolución para adquirir el espectro es de 4 cm-1, con 30 muestreos. Se normalizó el espectro, se corrigió las líneas base y se filtró el ruido.
Referencias
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16
CAPITULO 4