INCREMENTO DE LA SE˜NAL FOTOAC´USTICA MODULADA DE METANO EN AIRE CON EL AGREGADO DE HEXAFLORURO DE AZUFRE

REBECA FALCIONE; NADIA BARREIRO; VERÓNICA SLEZAK; ALEJANDRO PEURIOT; GUILLERMO SANTIAGO

Villa Carlos Paz

Congreso; 97˚ Reunion Nacional de la Asociación de Física Argentina; 2012

El monitoreo del metano atmosf´erico es de gran importancia debido a su acci´on como gas de efecto invernadero. Su concentraci´on se ha quintuplicado en el ´ultimo siglo alcanzando su valor actual de 1,78 ppmV. De aqu´ı surge el inter´es de desarrollar una t´ecnica sensible y selectiva para su detecci´on. En este trabajo se utiliza la t´ecnica fotoac´ustica (FA) por medio de un oscilador param´etrico ´optico (OPO), cuyo haz es modulado mec´anicamente, sintonizado para excitar el modo 3 del metano (3014 cm−1). Se utiliza una celda FA especialmente dise˜nada con un resonador cil´ındrico con filtros de cuarto de onda, silenciadores regulables y ventanas en ´angulo de Brewster. La detecci´on se realiza con un micr´ofono que est´a ubicado en el centro de la pared interna de la celda. El mismo se conecta a un amplificador lock-in que adquiere en forma sincr´onica a la frecuencia del modo resonante (0 0 1) de la celda ( 2000 Hz). La excitaci´on se realiza en un montaje de doble pasaje del haz para mejorar la sensibilidad. En trabajos anteriores [1,2] hemos estudiado que la se˜nal FA de metano en una atm´osfera de aire es menor que la medida en una atm´osfera de nitr´ogeno puro. Esto se debe a una fuerte interacci´on entre niveles de energ´ıa resonantes del ox´ıgeno y el metano. Mediante este fen´omeno, la poblaci´on de mol´eculas de ox´ıgeno excitadas en el primer nivel vibracional ( 1500 cm−1) se incrementa r´apidamente. Dado que dicho nivel es metaestable, los tiempos de relajaci´on colisional son largos si se los compara con el per´ıodo de modulaci´on. Por este motivo la energ´ıa queda acumulada en el ox´ıgeno en lugar de convertirse en energ´ıa cin´etica, lo cual da lugar a la disminuci´on de la se˜nal FA. En este trabajo se demuestra como revertir este proceso mediante el agregado de un par colisional del ox´ıgeno y el metano: el hexafloruro de azufre. Este gas, que presenta alta densidad de niveles vibracionales en el infrarrojo medio, colisiona con el ox´ıgeno y el metano dando lugar a un fuerte intercambio que permite liberar la energ´ıa a cin´etica e incrementar la se˜nal FA.