Medições de Irradiância Relativa

Irradiância é a quantidade de energia em cada comprimento de onda emitida por uma amostra radiante. Em termos relativos, é uma comparação entre a fração de energia emitida pela amostra e a energia normalizada, que o sistema de amostragem coleta de um padrão (fonte de luz) de temperatura de cor conhecida, que exiba uma distribuição espectral característica de um corpo negro naquela temperatura.

O software OOIBase32 calcula a irradiância relativa usando a seguinte equação…

…onde B_λ é a energia relativa da referência (calculada a partir da temperatura de cor) no comprimento de onda λ ; S_λ  é a intensidade da amostra no comprimento de onda λ ; D_λ é a intensidade medida pelo sistema no escuro (basicamente ruído térmico)  no comprimento de onda λ, e R_λ é a intensidade da referência no comprimento de onda λ.

Idealmente, temos  D_λ = 0.

Um arranjo típico para medição de irradiância relativa usa:

:: Uma fonte de luz com uma temperatura de cor conhecida (ex. LS-1 ou LS-1-LL) de onde se obtém o espectro de referência.

:: Um sistema de amostragem como um corretor cossenoidal CC3 + fibra óptica ou ainda uma esfera integradora (exemplo FOIS-1 ou FOIS-ISP-REF) + fibra óptica.

:: Um espectrômetro como o USB2000, que fará a medição dos sinais de referência e da amostra.

:: Software OOIBase32, responsável pelo controle do equipamento e pela interpretação dos dados de irradiância propriamente ditos.

Princípio de funcionamento

A luz a ser medida ilumina a superfície do corretor CC-3 Cosine Corrector (ou esfera de integração FOIS), que a transmite para a fibra de entrada. Esta fibra guia a luz (amostra ou referência) para a entrada do espectrômetro, que está conectado ao PC (via de regra através da porta USB). O espectrômetro faz a aquisição dos dados espectrais em uma velocidade de varredura muito elevada, tipicamente enviando para o PC um espectro completo (200-850nm ou 350-1000nm) a cada 3 ms.

Aplicações comuns incluem caracterização de saída de luz de LEDs, lâmpadas incandescentes, e outras fontes de energia radiante tais como luz do sol.

Aplicações menos comuns envolvem medição de irradiancia de amostras fluorescentes, isto é que emitem luz em um comprimentos de onda maiores que aqueles usados em sua excitação.

Passos para medição de irradiancia relativa.

Execute os seguintes passos para realizar uma medição de irradiancia relativa usando o sistema OOIBase32:

1. Coloque OOIBase32 no modo “scope” clicando o ícone Scope Mode na barra de ferramentas ou através da seleção Spectrum | Scope Mode na barra do Menu.

2. Verifique que o sinal completo esteja na escala. A intensidade do sinal de referência deve ter seu pico em aproximadamente 3500 counts. Isto é importante para evitar a saturação do detector, que ocorrerá em 4096 contagens

No box de diálogo Reference Color Temperature, entre com a temperatura de cor da fonte de luz (em Kelvin) e clique OK.

4. Adquira um espectro de referência usando uma fonte de luz com as características mencionadas. Recomenda-se a LS-1.

Clique no ícone Store Reference Spectrum na barra de ferramentas ou seleciona Spectrum | Store Reference na barra do Menu para armazenar a referência. Este comando apenas armazena um espectro de referência na memória. Para permanentemente salva-la no disco rígido é necessário selecionar File | Save | Reference na barra do Menu.

Bloquear o caminho de luz até o espectrômetro. Feito isto, adquira um espectro clicando no ícone Store Dark Spectrum na barra de ferramentas ou, selecionando Spectrum | Store Dark na barra do Menu. Este comando apenas armazena um espectro escuro na memória. Para salvá-lo no disco rígido é necessário selecionar File | Save | Dark na barra do Menu.

Tome um novo dark toda vez que for executar entre os experimentos.

6. Posicione a fibra na fonte de luz que quer medir. Depois, clique no ícone Irradiance Mode na barra de ferramentas ou seleciona Spectrum | Relative Irradiance Mode na barra do Menu.

Clique no ícone Save na barra de ferramentas ou seleciona File | Save | Processed na barra do Menu para salvar o espectro no disco.

Exemplo de Irradiancia Relativa em medição de Fluorescência: