A aquisição dos espectros

A configuração dos parâmetros de aquisição dos espectros é de suma importância para o sucesso de qualquer trabalho em espectroscopia. O espectrômetro USB2000 é controlado pelo software OOIBASE 32, que controla também outros

A aquisição dos espectros com o uso da esfera integradora ou com a sonda de reflectância devem seguir os mesmos procedimentos. Inicialmente, devem ser estabelecidos os parâmetros de amostragem, o que é feito através de caixas de diálogo de configuração do software. Tais parâmetros são:

Tempo de integração (box: Integration time). Este parâmetro significa por

quanto tempo o detector deve estar ativo para obter o espectro. Ou seja, qual é a quantidade de energia que ele deve receber, à semelhança do tempo de exposição em uma câmera fotográfica. O tempo de integração pode variar de 1 a 65.000 milisegundos. Tempos de integração mais altos são indicados para amostras que apresentam baixa reflectância em toda a faixa de trabalho do aparelho, como é o caso do carvão vegetal. Ao aumentar-se o tempo de exposição do detector aumenta-se também a relação sinal/ruído. O que é positivo para a exatidão dos espectros obtidos. Porém, se o tempo é muito elevado, corre-se o risco de levar o sensor à saturação no momento de se tomar a linha de base, que é o espectro do padrão de espectralon. Assim, o limite superior deste parâmetro é determinado pela sensibilidade do detector.

Número de tomadas (Box: Average). Pode variar de 1 a 10.000. Significa o

número de espectros a serem tomados para compor um espectro médio. Esta função também é útil na ampliação da relação sinal/ruído. Pois, considerando-se que os ruídos são oscilações aleatórias em torno do valor real da reflectância em um determinado comprimento de onda, é de se supor que sua média populacional seja igual a zero. Assim, aumentando-se o número de espectros a serem tomados de uma mesma amostra e, posteriormente, calculando-se a sua média, pode-se obter uma representação mais exata do espectro real. A ampliação excessiva do número de tomadas tem como conseqüência apenas o prolongamento do tempo para a obtenção dos dados. Tal prática pode ser uma solução no caso de não se poder elevar o tempo de integração.

Amplitude do filtro de média-móvel (Box: Boxcar). Pode variar de 1 a 500.

O filtro de média-móvel consiste em se atribuir à reflectância em um ponto da curva espectral valores que são médias dos valores de pontos adjacentes. Trata-se também de mais um artifício para a eliminação de ruídos. No caso do espectrômetro USB2000, que apresenta uma resolução espectral de 0,3 nm, o uso moderado do filtro de média-móvel é aceitável. Porém, amplitudes muito grandes podem deformar completamente a curva

espectral, anulando qualquer possibilidade de se obter informações úteis a partir dos dados.

Correção do ruído elétrico (Box: Correct for eletrical noise). Os primeiros 24

pixels do detector não respondem à luz, mas produzem um sinal elétrico que se soma aos outros ruídos aleatórios presentes no sistema. Acionando a correção do ruído elétrico, a média da tensão existente nos primeiros 24 pixels é subtraída em todos os demais. Assim, é interessante que esta filtragem esteja sempre acionada.

Uma vez determinados os parâmetros de aquisição, pode-se dar início à calibração do instrumento. A calibração consiste em se tomar os espectros do padrão de espectralon, que é um polímero sintético de alta reflectância em toda a extensão da faixa de trabalho do instrumento; e da referência escura, que é representada pelo espectro de um objeto escuro e fosco com a luz do instrumento desligada. O espectro da referência escura deve ser subtraído dos espectros das amostras obtidos com a luz acesa. O resultado desta subtração dividido pelo espectro do espectralon e multiplicado por 100 fornece o espectro da amostra.

A calibração é realizada no modo “Scope” (menu Spectrum=>Scope Mode). que é ativado quando o programa de controle do aparelho é iniciado. Sempre que, por qualquer motivo, o programa for reiniciado, se faz necessária a abertura dos arquivos onde foram gravados os espectros da referência clara e da escura. Assim, para realizar a calibração do instrumento e registrar espectros de amostras sob estudo, o usuário deve certificar-se de que o modo Scope do programa de controle está ativado e, em seguida, adotar o seguinte procedimento:

Ligar a luz da esfera ou da fonte de luz da sonda;

Posicionar o padrão de espectralon bem junto ao orifício de amostragem da esfera ou da extremidade da sonda devidamente encaixada no porta-sonda;

Aguardar por alguns segundos para que o sinal se estabilize e armazenar a referência clara (menu Spectrum=>Store Reference); gravar a referência clara para posterior utilização (menu File=>Save=>Reference); a referência clara é chamada linha de base (baseline) por alguns autores;

Desligar a luz da esfera ou da fonte da sonda, posicionar para amostragem o objeto escuro e fosco (um pedaço de borracha preta é uma boa opção) e armazenar a referência escura (menu Spectrum=>Store Dark); gravar a referência escura para posterior utilização (menu File=>Save=>Dark);

Ativar a opção de subtração da referência escura (menu Spectrum=>Scope Mode Minus Dark);

Abandonar o modo Scope, ativando o modo Transmission (menu Spectrum=> Transmission Mode);

Acender a luz da esfera ou da fonte da sonda;

Posicionar uma amostra do material a ser estudado no orifício de amostragem da esfera ou diante da extremidade da sonda;

Aguardar a estabilização do sinal e gravar o espectro (menu File=>Save=>Processed). Este procedimento armazena os dados em um arquivo

*.sample que pode ser lido pelo OOIbase32 ou por editores de texto. Caso se queira

analisar os dados em outro aplicativo, basta copiá-los para a área de transferência (menu Edit=>Copy Spectral Data=>All Spectrometer Channels) e colá-los no outro aplicativo (Ctrl+V). Caso se queira apenas exportar o gráfico, basta copiá-lo para a área de transferência (menu Edit=>Copy Graphical Spectra) e colá-lo em seu destino (um editor de textos, um editor de imagens, etc).

Pode-se notar pelo exposta acima que a operação do espectrômetro é bastante simples, porém, para que haja consistência nos dados de uma série de espectros, é de suma importância manter-se a padronização dos procedimentos. Especialmente os registros de abertura dos arquivos das referências claras e escuras devem receber atenção durante o trabalho, pois em espectroscopia os resultados são sempre expressos de maneira relativa à tais padrões. Ou seja, um conjunto de espectros para terem validade em análises qualitativas ou quantitavas, devem ter sido obtidos sempre com o mesmo padrão.