Quais os tipos de detectores em espectroscopia? Compare sensibilidade e seletividade entre eles.

Passo 1

O enunciado pede para listar os principais tipos de detectores usados em espectroscopia e comparar a sensibilidade e a seletividade de cada um. O conteúdo envolve os princípios de detecção óptica, divididos basicamente em detectores térmicos e detectores de fótons (fotoelétricos).

Passo 2

Detectores térmicos medem a energia total da radiação absorvida transformando-a em calor. Exemplos típicos:
  • termopilha (thermopile)
  • termistor
  • bolômetro
  • célula de Golay
Esses detectores têm resposta independente da frequência do fóton (resposta “banda larga”), mas costumam ter:
• sensibilidade relativamente baixa (precisam de potências ópticas maiores, típicas de µW a mW)
• seletividade nula (reagem a todo espectro, exigindo filtros externos)
• resposta lenta (milissegundos a segundos)

Passo 3

Detectores de fótons convertem diretamente cada fóton em um sinal elétrico (corrente ou tensão). Principais classes:
• tubos fotomultiplicadores (PMT)
• fotodiodos (Si, InGaAs, PbS, PbSe, MCT)
• fotodiodo array (PDA)
• matriz de CCD/CMOS
Suas características gerais são:
• alta sensibilidade (quantum efficiency de até 90 % e limites de detecção na faixa de fW a pW)
• bom tempo de resposta (nanosegundos a microsegundos)
• seletividade intrínseca à faixa espectral do material (por exemplo, Si até ∼ 1{,}1,μm, InGaAs de ∼ 0{,}9 a 1{,}7,μm)
• ruído de fundo e corrente de escuro que dependem de temperatura e do dispositivo

Passo 4

Comparando os dois grupos em termos de sensibilidade e seletividade:
• Detectores térmicos
– sensibilidade baixa (precisam de radiação intensa)
– seletividade nula (faixa espectral muito ampla)
• Detectores de fótons
– sensibilidade alta (detectam poucos fótons)
– seletividade variável conforme o material semicondutor ou filtros acoplados

Passo 5

Resumo comparativo
\begin{array}{lcc} \text{Tipo de Detector} & \text{Sensibilidade} & \text{Seletividade} \\[6pt] \text{Térmicos (bolômetro, termopilha)} & \text{baixa} & \text{nenhuma (banda larga)} \\[3pt] \text{Fótons (PMT, fotodiodo, CCD)} & \text{alta} & \text{moderada a alta (depende do material)} \\\ \end{array}éôó]

Resposta

• Detectores térmicos: termopilha, termistor, bolômetro, célula de Golay – sensibilidade baixa, resposta banda larga sem seletividade interna.
• Detectores de fótons: PMT, fotodiodos (Si, InGaAs, PbS, MCT), arrays de PD e CCD/CMOS – sensibilidade alta, seletividade determinada pela faixa espectral do material.

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