Diagrama esquemático del monocromador- Vista en planta del monocromador
El espectrofotómetro UV-VIS Cary modelo 14 era un espectrofotómetro de registro de doble haz diseñado para funcionar en el amplio rango espectral de longitudes de onda ultravioleta, visible e infrarroja cercana (UV/Vis/NIR). Esto incluía longitudes de onda que iban desde 185 nanómetros hasta 870 nanómetros. [1] (El modelo 14B de Cary, casi idéntico en apariencia exterior, medía longitudes de onda de 0,5 a 6,0 micrones). [2]
El espectrofotómetro Cary 14 fue producido por primera vez en 1954 por Applied Physics Corporation, que más tarde se denominó Cary Instruments Corporation en honor a su cofundador Howard Cary . [1] El instrumento fue el sucesor del Cary 11, que fue el primer espectrofotómetro de grabación UV/Vis disponible comercialmente. [3] Se produjo hasta 1980 y aún se pueden conseguir modelos renovados.
El diseño de doble haz del Cary 14 proporcionó un análisis rápido y simplificado midiendo simultáneamente la transmitancia tanto de la muestra como de la referencia en todo el rango espectral. [3] [4] La óptica del Cary 14 fue una característica clave. [5] En particular, se describió y patentó el monocromador doble . [6] El Cary 14 fue uno de los primeros instrumentos en incorporar rejillas de alta calidad en sus monocromadores. [7]
Para tomar lecturas en el rango ultravioleta o visible, se utilizó una lámpara de deuterio o tungsteno, con la luz enfocada en la ranura de entrada. La luz pasó a través del primer monocromador, que utilizó un prisma Littrow de 30° , a través de la ranura intermedia, y luego al segundo monocromador, que utilizó una rejilla echelette con 6000 ranuras/cm, hasta la ranura de salida. El haz del monocromador luego se reflejó desde un espejo semicircular giratorio y un cortador de haz, enviando la luz alternativamente a compartimentos para la muestra y la referencia, separados por períodos oscuros. Los haces de la muestra y la referencia se registraron alternativamente en el detector de fotomultiplicador único (pmt), con la salida pmt en los intervalos oscuros restados de ambas mediciones. La absorción o transmitancia medida se calculó a partir de la diferencia en las mediciones de la muestra y la referencia corregidas por oscuridad. [7]
Para tomar lecturas en el infrarrojo cercano, se utilizó una lámpara de filamento de tungsteno en lugar del tubo fotomultiplicador. Se utilizó un espejo adicional para dirigir el haz de luz hacia una celda fotoconductora de sulfuro de plomo e invertir la trayectoria de la luz a través de los monocromadores. [7]
El instrumento tenía un registrador gráfico incorporado para mostrar la señal analógica en papel. [1] Al utilizar un mecanismo de doble pluma, se podía obtener un ancho de gráfico efectivo de 20 pulgadas. [7] La lámpara de descarga de hidrógeno original estaba refrigerada por agua. [8] Las muestras y el disolvente de referencia se guardaban en las cámaras de muestra mediante una variedad de medios, generalmente utilizando cubetas de 1 centímetro de longitud de trayectoria hechas de vidrio o cuarzo. [9]
Al combinar el prisma de Littrow y la rejilla echelette, el diseño de Cary minimizó el ruido y la interferencia ( luz parásita ) al tiempo que obtenía mediciones de alta resolución en un rango dinámico muy amplio. [10] [11] Cuando se utilizó en modo de doble haz, el instrumento estaba casi completamente libre de anomalías de Wood y otros artefactos. [12] Una serie de publicaciones en la literatura académica validaron la calidad óptica del Cary 14, [13] [14] incluida la evaluación comparativa con el espectrofotómetro Beckman DU , que era otro espectrofotómetro líder de la época. [15]
El instrumento se utilizó ampliamente para estudios de enlaces químicos , análisis cuantitativos y velocidades de reacción química . El uso del instrumento generalmente requería que las sustancias que se estudiaban estuvieran en estado de solución . [16] Había accesorios de esfera integradora disponibles que permitían mediciones de reflectancia difusa.
El Cary 14 se fabricó hasta 1980. Su precio de venta en 1960 era de aproximadamente 20.000 dólares estadounidenses. [1] Cary Instruments sustituyó la producción del Cary 14 por el Cary 17 a partir de 1970. [17] Los espectrofotómetros de registro Cary, incluido el Cary 14, fueron contemporáneos del espectrofotómetro Spectronic 20 de haz único sin barrido . Estos instrumentos eran complementarios y se utilizaron en entornos académicos y analíticos durante las décadas de 1950, 1960 y 1970. [18]
Aunque el Cary 14 ya no se fabrica, a partir de 2017 se encuentran disponibles comercialmente versiones renovadas del mismo que conservan la óptica original pero con una lámpara de deuterio refrigerada por aire, un detector IR de sulfuro de plomo, electrónica y grabación digital modernizadas, cambio automático de lámpara y detector en longitudes de onda seleccionadas, amplios accesorios y automatización de operación flexible que incluye la capacidad de integrar el instrumento en un sistema más grande. [19] Las versiones modernizadas de los espectrofotómetros Cary 14 extienden el rango de longitud de onda a 2500 nanómetros en el espectro infrarrojo cercano. [20]
Es particularmente notable entre los instrumentos comerciales por el tamaño, la ausencia de luz parásita, la reproducibilidad de la calibración de la longitud de onda y la amplia gama de velocidades de escaneo de su monocromador doble con rejilla de prisma.
Dos tendencias significativas... la extensión del rango de frecuencia... la incorporación de las rejillas de alta calidad ahora disponibles en los monocromadores... El Cary 14... fue uno de los primeros en incorporar estas características.