Un gran avance para aplicaciones científicas e industriales relacionadas con el análisis químico

Un gran avance para aplicaciones científicas e industriales relacionadas con el análisis químico

La Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) ha patentado un nuevo sistema para capturar imágenes hiperespectrales que puede operar en tiempo real y proporciona una resolución superior a la de cualquier otra tecnología existente

Este sistema, patentado por el grupo de Sensores y Técnicas de Instrumentación de la UC3M, consiste en una fuente de luz que permite transformar una cámara normal en lo que se conoce como cámara hiperespectral. Esta tecnología permite obtener caracterizaciones completas de la composición química de la muestra que se esté analizando, mediante la medida de las absorciones ópticas o resonancias moleculares que son características de cada compuesto. Para ello, se utiliza una técnica de analítica avanzada que se conoce como espectroscopia de doble peine.

Los sistemas de doble peine funcionan al hacer interferir la luz de dos fuentes ópticas, denominadas peines de frecuencia óptica. Este proceso de mezcla genera una señal, denominada interferograma, a una velocidad que, hasta hace muy poco, era demasiado rápida para ser capturada incluso con cámaras de muy alta velocidad.

El equipo investigador de esta patente ha desarrollado un sistema basado en una fuente electro-óptica de doble peine, elaborado con componentes de fibra óptica. La pieza principal es un iluminador dual-comb capaz de generar dos peines de frecuencia que interfieren a frecuencias mucho más bajas de lo que se consigue con otros sistemas. Esto posibilita la detección de esa señal con cualquier cámara que tenga sensibilidad en el rango de emisión del sistema de doble peine utilizado. Además, es capaz de trabajar en distintos rangos de frecuencia (infrarrojo cercano, infrarrojo medio y terahercios).

Las tecnologías basadas en peines de frecuencias utilizadas hasta la fecha permitían analizar un único punto de la muestra, hacia el que se enviaba la fuente de luz. El sistema patentado por el equipo investigador de la UC3M posibilita analizar espectralmente la muestra completa y es pionero en cuanto a la medida empleada porque utiliza un peine de frecuencia doble en lugar de los interrogadores espectrales que equipan las cámaras hiperespectrales actuales.

A partir de esta caracterización puede, además de identificar el compuesto, analizar otros parámetros como su temperatura, presión y concentración. “La necesidad surge de las carencias de las tecnologías actuales, en las que las medidas son muy lentas y las absorciones ópticas no se identifican de forma suficientemente precisa. La alta resolución óptica con la que podemos caracterizar la totalidad de la muestra con nuestra tecnología es imprescindible cuando trabajamos, por ejemplo, con gases”, señala Pedro Martín Mateos, profesor del Departamento de Tecnología Electrónica de la UC3M e investigador del proyecto.

Este sistema permite analizar la composición química de una muestra completa y puede ser utilizado en muchos sectores. Hasta la fecha, se ha probado para la detección y el análisis de gases, así como para el estudio de las características de distintos alimentos y materiales, como el plástico. “Ya hemos demostrado su utilidad para el estudio de muestras gaseosas. Esto sería de utilidad para el desarrollo de quemadores más eficientes o para temas relativos a seguridad. También lo hemos utilizado para el análisis de ciertos alimentos e incluso para el secado de madera, y estamos comenzando a desarrollar un sistema que nos permitirá monitorizar los procesos de combustión con nuevos combustibles o combustibles alternativos, como el hidrógeno”, finaliza el investigador.

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