Suplemento 2.19: El Sensor Láser Fluorescente (2/5)

Detección y Clasificación de Derrames de Hidrocarburos

El aceite pertenece a las sustancias que absorben la luz y reemiten parte de ella en forma de fluorescencia. El grado de absorbancia es fuerte en el ultravioleta y disminuye monótonamente al aumentar las longitudes de onda en el rango visible (azul, verde, amarillo, rojo). Dado que la absorbancia y la fluorescencia están conectadas entre sí, la intensidad de la emisión de fluorescencia también disminuye al aumentar la longitud de onda. La fuerte emisión de fluorescencia facilita la detección de aceite. Por lo tanto, los láseres de pulso se utilizan con longitudes de onda de emisión en el ultravioleta de aproximadamente 250 a 350 nm.

Las fotografías a continuación, tomadas en el laboratorio, muestran la emisión de fluorescencia brillante del aceite lubricante cuando se ilumina con radiación láser UV a 355 nm. Este efecto permite detectar hidrocarburos en la superficie del mar con un sensor láser fluorescente operado a bordo de un avión.

Izquierda: una capa gruesa de aceite lubricante se ilumina con radiación láser UV a una longitud de onda de 355 nm. La radiación láser es invisible para el ojo y la cámara fotográfica. La superficie del aceite emite una fluorescencia azul brillante, el aceite más profundo es visible con su color marrón claro. Derecha: películas delgadas de aceite lubricante sobre una superficie de agua se iluminan con la radiación láser y emiten fluorescencia azul. El agua sin aceite no emite fluorescencia y permanece oscura en la imagen.

La radiación láser se caracteriza por un ancho de banda muy pequeño: el espectro es una línea nítida. Esto se llama radiación monocromática, consulta el módulo 2 del tutorial sobre Detección Remota con Láseres. La fluorescencia del aceite tiene un ancho de banda comparativamente mucho mayor. Como regla general, los espectros de emisión de fluorescencia siempre tienen longitudes de onda más altas que las de la luz excitante. Su forma, es decir, la intensidad en función de la longitud de onda, difiere para los diferentes tipos de aceite.

Los aceites ligeros, como la gasolina y el diésel, emiten fluorescencia en longitudes de onda ultravioleta o azul. Los petróleos pesados que aparecen de color marrón oscuro o negro, y absorben la luz intensamente, fluorescen menos intensamente y su emisión cubre todo el espectro visible.

Espectros de fluorescencia de diferentes tipos de aceite tras la irradiación con luz ultravioleta a una longitud de onda de 308 nm. Las curvas muestran la intensidad de la fluorescencia frente a la longitud de onda entre 320 nm (UV) y 685 nm (rojo lejano). Las curvas se normalizan a la misma intensidad de fluorescencia total (es decir, longitudes de onda totales integradas) para resaltar la forma de los espectros. La intensidad de fluorescencia absoluta de los petróleos pesados es mucho más débil que la de los petróleos ligeros y no podría visualizarse en el gráfico sin normalización.

El gráfico anterior muestra las diferencias de los espectros de fluorescencia de varios tipos de aceite. Estos aceites pueden detectarse con un sensor láser fluorescente y clasificarse analizando sus espectros de fluorescencia. En particular, los aceites vegetales y el aceite de pescado menos nocivos se pueden distinguir de los aceites minerales.

Encontrarás más información sobre las propiedades moleculares de la fluorescencia en el suplemento 2 del módulo 7 del tutorial sobre Teledetección Láser.