Ep 17 — Procedimiento básico de operación del instrumento (FTIR general)

Serie: Enciclopedia de espectroscopia infrarroja: desde los principios hasta la práctica
Sección: Segunda parte · Nivel principiante — Entrando al laboratorio
Público objetivo: Estudiantes de secundaria/universidad, estudiantes de posgrado, técnicos de laboratorio recién llegados
Conocimientos previos: Ep 11 (Dispersivo vs FTIR), Ep 12 (Interferómetro de Michelson), Ep 13–16 (Muestreo y preparación de muestras)
Tiempo de lectura: Aproximadamente 38 minutos

Introducción: La primera vez que tocas el instrumento

A los capacitadores les encanta contar esta historia: un estudiante de doctorado, Xiao Zhang, después de tres años de síntesis, se paró por primera vez frente a un Bruker Tensor, mirando el panel de control lleno de botones, con las palmas sudorosas. ¿Qué botón presionar para empezar? ¿Dónde está la recolección de fondo? ¿Ese botón rojo es el láser?

Este "efecto de extraño" es muy común en los laboratorios de infrarrojo. El instrumento FTIR se ve como un mini refrigerador, el panel de operación es tan simple que solo tiene unos pocos botones, y la interfaz del software parece compleja — esta combinación de "simple + complejo" a menudo deja a las personas sin saber por dónde empezar [1][2].

Pero la realidad es: El flujo de operación del FTIR es en realidad muy estandarizado. Ya sea Thermo Nicolet, Bruker Tensor o Shimadzu IRTracer, la lógica subyacente es la misma:

Encendido → Purga → Estabilización → Recolección de fondo → Recolección de muestra → Guardar datos → Apagado

Mientras entiendas el propósito de cada paso, podrás operar cualquier instrumento. Este episodio explicará cada paso en detalle, sus principios, puntos clave y trampas, y dará ejemplos de operación específicos usando dos modelos principales: Thermo Nicolet iS50 y Bruker Tensor II. Después de leer este episodio, podrás operar de forma independiente un FTIR desconocido y evitar el 90% de los errores de principiantes.

💡 Enfoque de este episodio: Los Ep 11–16 cubrieron principios, muestreo y preparación de muestras. Este episodio es la "parte de operación del instrumento", que une estos conocimientos en "una medición completa".

1. Procedimiento de encendido: "Despertar" el instrumento

1.1 Verificaciones previas al encendido

Encender no es solo presionar el botón de encendido. Antes de presionar el botón, se deben verificar los siguientes elementos [1][3]:

Verificación del entorno:

• Temperatura ambiente 18–25 °C (se recomienda 22 °C, temperatura constante ±2 °C)
• Humedad relativa < 60% (óptimo < 40%)
• Sin corrientes de aire fuertes en la habitación (evitar ventiladores apuntando directamente al instrumento)
• Sin fuentes de vibración en la mesa del instrumento

Verificación del instrumento:

• Cable de alimentación firmemente conectado
• Desecante (ej. gel de sílice) efectivo (gel de sílice indicador no se ha vuelto rosa)
• Puerta del compartimento de muestra cerrada
• Conexión correcta del detector (DTGS suele ser predeterminado; detector MCT requiere 30 minutos de preenfriamiento con nitrógeno líquido)

Equipos auxiliares:

• Prensa de pastillas, mortero, celdas líquidas listos (ver Ep 16)
• Medio de almacenamiento de datos (USB o almacenamiento en red)
• Software iniciado (Thermo OMNIC, Bruker OPUS)

⚠️ Error común de principiantes: No verificar el desecante antes de encender. Si el gel de sílice se ha vuelto rosa (saturado de agua), el interior del instrumento puede estar húmedo, causando interferencia severa de vapor de agua después del encendido [1][3].

1.2 Pasos de encendido (ejemplo con Bruker Tensor II)

1. Conectar la alimentación (interruptor en el panel trasero)
   ↓
2. Encender la computadora, iniciar sesión en OPUS
   ↓
3. En OPUS, hacer clic en "Connect" para conectar el instrumento
   ↓
4. Autoverificación del instrumento (aproximadamente 30 segundos, se completa automáticamente)
   ↓
5. Iniciar estabilización del láser (automática, aproximadamente 5 minutos)
   ↓
6. Encender la fuente de luz (fuente Globar o NIR)
   ↓
7. Esperar a que la fuente se estabilice (aproximadamente 15–30 minutos)
   ↓
8. El instrumento entra en estado "Ready"

Figura 1: Diagrama del proceso de encendido del Bruker Tensor II (referencia [2])

El proceso del Thermo Nicolet iS50 es similar [1][4]:

1. Presionar el botón de encendido (panel frontal)
2. Encender la computadora, abrir OMNIC
3. El software se conecta automáticamente al instrumento
4. Seleccionar la fuente de luz (Globar para infrarrojo medio)
5. Esperar a que la fuente se estabilice (aproximadamente 20 minutos)
6. La barra de estado muestra "Ready"

1.3 Purga: "Refrescar" el instrumento

El camino óptico interno del FTIR es extremadamente sensible al vapor de agua y CO₂ [1][3][5]:

• Vapor de agua: Picos agudos en 3400, 1640, 550–700 cm⁻¹, entre otros
• CO₂: Doblete en 2349 y 2360 cm⁻¹

Estos "picos fantasma" interfieren con la señal de la muestra y deben eliminarse mediante purga [1][3][5].

Gas de purga:

• Aire seco (más común, RH < 10%)
• N₂ seco (más puro, mayor costo)
• Gas evaporado de nitrógeno líquido (naturalmente seco)

Caudal de purga:

• Compartimento de muestra: 5–10 L/min (intercambio rápido)
• Compartimento óptico: 1–2 L/min (purga continua)

Tiempo de purga [1][3][5]:

• Mediciones rutinarias: 10–15 minutos
• Mediciones de alta precisión: más de 30 minutos
• Después de un apagado prolongado: más de 1 hora

💡 Consejo profesional: Durante la purga, se puede recolectar un "espectro de monitoreo en tiempo real" (camino óptico abierto). Si los picos de agua/CO₂ en 3400 y 2350 desaparecen o están por debajo de 0.05, la purga es suficiente [5].

1.4 Estabilización de la fuente de luz

La fuente de luz del FTIR (Globar) necesita tiempo para alcanzar el equilibrio térmico [1][3]:

• Al encender, la intensidad de la fuente se desvía mucho y la línea base del espectro es inestable
• Por lo general, se necesitan 15–30 minutos para estabilizarse
• Los modelos de gama alta (ej. Bruker Vertex) tienen monitoreo de intensidad; el software indicará cuándo está estable

Método para juzgar la estabilidad de la fuente [3]:

• Recolectar una línea 100% (fondo-fondo), considerar estable si la planitud es < 1%
• El software del instrumento suele mostrar "Ready" o "Stable" automáticamente

1.5 Preparación del detector

Detector DTGS (más común) [1][3]:

• Funciona a temperatura ambiente, sin necesidad de nitrógeno líquido
• Sensibilidad media, adecuado para análisis rutinarios
• Listo para usar al encender

Detector MCT (alta sensibilidad) [1][3]:

• Requiere enfriamiento con nitrógeno líquido (77 K)
• Después de llenar con nitrógeno líquido, esperar 30 minutos para alcanzar el equilibrio térmico
• El nitrógeno líquido debe reponerse cada 8–12 horas
• Sensibilidad 10–100 veces mayor que DTGS, adecuado para análisis de trazas, imágenes

⚠️ Precaución para el detector MCT: La falta de nitrógeno líquido hará que el MCT se caliente, aumentando el ruido de salida. Antes de cada encendido, verificar el nivel de nitrógeno líquido [1].

2. Espectro de fondo: "Puesta a cero" antes de la medición

2.1 ¿Qué es el espectro de fondo?

La espectroscopia infrarroja mide la "absorción" de la muestra, pero el instrumento mismo y el aire en el camino óptico también absorben luz infrarroja. Para obtener la absorción pura de la muestra, se deben restar estos factores "no muestra" [1][3][6].

Espectro de fondo (Background Spectrum) es la "referencia cero" recolectada antes de medir la muestra — incluye:

• Distribución espectral de la fuente
• Absorción de los componentes ópticos (divisor de haz, ventanas)
• Absorción del aire en el camino óptico (vapor de agua, CO₂)
• Curva de respuesta del detector

2.2 Recolección de fondo en modo transmisión

Fondo en modo transmisión: Sin nada en el camino óptico (camino vacío), recolectar el fondo [1][3].

Recolección de fondo:  Fuente ─→ [Aire] ─→ Detector
                               ↑
                          Camino vacío, sin muestra

Recolección de muestra: Fuente ─→ [Muestra] ─→ Detector
                               ↑
                          Colocar la muestra

Principios importantes [1][3][6]:

• Las condiciones ambientales (temperatura, humedad, purga) deben ser consistentes entre la recolección de fondo y de muestra
• El intervalo entre fondo y muestra debe ser lo más corto posible (ideal < 5 minutos)
• Si se cambia cualquier componente óptico (ej. cambiar el divisor de haz, agregar una celda líquida), se debe recolectar un nuevo fondo

2.3 Recolección de fondo en modo ATR

Fondo en modo ATR: Recolectar el fondo con la superficie del cristal limpia y sin muestra [3][6].

Recolección de fondo:  Fuente ─→ [Cristal ATR] ─→ Detector
                               ↑
                          Cristal limpio (sin muestra)

Recolección de muestra: Fuente ─→ [Cristal ATR + Muestra] ─→ Detector
                               ↑
                          Muestra adherida al cristal

Principios importantes [3][6]:

• Antes de recolectar el fondo, el cristal debe estar limpio (limpiar con etanol 2–3 veces)
• Después del fondo, no se debe mover el cristal (ej. volver a presionar)
• Si la temperatura del cristal cambia mucho durante la medición (ej. calentamiento), se debe recolectar un nuevo fondo

2.4 "Semipermanencia" del fondo

(Nota: The original text seems to cut off here; I will keep the structure as is, but the translation should reflect the original content. The source ended with this heading without subsequent text. I will include it as is.)

El espectro de fondo no es permanentemente válido. Ocasiones en las que se debe volver a adquirir [1][3][6]:

• Debe re-adquirirse: Cambio de detector, cambio de divisor de haz, cambio de fuente, cambio de accesorio de trayectoria óptica
• Se recomienda re-adquirir: Intervalo superior a 1 hora, cambios significativos de temperatura y humedad
• Se puede mantener: Medición continua de muestras similares, dentro de 30 minutos

2.5 Procedimiento práctico

Bruker OPUS [2][6]:

1. En la interfaz principal del software, haga clic en "Advanced Measurement" → "Background"
2. Configure los parámetros (resolución, número de escaneos, rango)
3. Confirme que la trayectoria óptica esté vacía (transmisión) o que el cristal esté limpio (ATR)
4. Haga clic en "Start" para adquirir, tarda aproximadamente 30 segundos
5. El software guarda automáticamente el fondo, se resta automáticamente en la siguiente medición

Thermo OMNIC [1][4]:

1. En la interfaz principal, haga clic en "Collect Background"
2. Configure los parámetros
3. Confirme el estado de la trayectoria óptica
4. Haga clic en "OK" para iniciar la adquisición
5. El fondo se guarda automáticamente como archivo .bkg

III. Configuración de parámetros: Tres perillas que determinan la calidad del espectro

La medición FTIR tiene tres parámetros centrales: resolución, número de escaneos, rango espectral. Determinan directamente la calidad del espectro, el tiempo de medición y el tamaño de los datos [1][3][7].

3.1 Resolución (Resolution)

Significado físico de la resolución: La diferencia mínima de número de onda que el instrumento puede distinguir entre dos picos adyacentes [1][7].

Opciones comunes [1][3][7]:

• 1 cm⁻¹ (alta resolución)
• 2 cm⁻¹
• 4 cm⁻¹ (estándar, más común)
• 8 cm⁻¹ (baja resolución, rápida)
• 16 cm⁻¹ (muy baja, solo para cribado)

Criterios de selección [1][3][7]:

Tabla 1: Guía de selección de resolución (compilado de [1][3][7])

Aspectos clave [1][7]:

• Duplicar la resolución aumenta el tiempo de escaneo 4 veces (la señal también se reduce 4 veces)
• 4 cm⁻¹ es el "rey de la relación calidad-precio", cubre el 90% de las aplicaciones
• No persiga ciegamente la "alta resolución": la mayoría de los picos de muestras líquidas/sólidas tienen un ancho > 10 cm⁻¹, no se ve diferencia entre 2 cm⁻¹ y 4 cm⁻¹

3.2 Número de escaneos (Number of Scans)

Significado físico del número de escaneos: Número de veces que el instrumento escanea repetidamente y promedia la señal-ruido [1][3].

Mejora de la SNR sigue una ley estadística [1][7]:

$$\text{SNR} \propto \sqrt{N}$$

donde $N$ es el número de escaneos. Es decir, duplicar el número de escaneos solo mejora la SNR en un factor de $\sqrt{2}$ ≈ 1.41 [1][7].

Opciones comunes [1][3][7]:

• 16 escaneos (recomendación estándar)
• 32 escaneos (mayor SNR)
• 64 escaneos (análisis de trazas, muestras de absorción débil)
• 128+ escaneos (escenarios de SNR muy baja, como monocapas)

Estimación del tiempo de escaneo [3]:

• Detector DTGS, resolución 4 cm⁻¹, velocidad de escaneo 0.6 cm/s
• Un escaneo único tarda unos 0.5 segundos
• 16 escaneos: ~8 segundos; 64 escaneos: ~32 segundos

Criterios de selección [1][3][7]:

Tabla 2: Guía de selección de número de escaneos (compilado de [1][3][7])

💡 Consejo profesional: Es mejor escanear de más que de menos. La diferencia de tiempo entre 16 y 64 escaneos es solo de 20 segundos, pero la SNR es el doble [1][7].

3.3 Rango espectral (Spectral Range)

Rango espectral: El intervalo de números de onda que mide el instrumento [1][3].

Opciones comunes [1][3]:

• 4000–400 cm⁻¹ (estándar infrarrojo medio): Cubre todos los grupos funcionales
• 4000–650 cm⁻¹ (ventana de KBr, común)
• 7800–350 cm⁻¹ (rango amplio)
• 4000–200 cm⁻¹ (extensión al infrarrojo lejano)

Criterios de selección [1][3]:

• La mayoría de compuestos orgánicos: 4000–400 cm⁻¹ es suficiente
• Compuestos organometálicos, complejos de coordinación: extender a 200 cm⁻¹
  o Solamente para grupos funcionales: 4000–1400 cm⁻¹ (región de grupos funcionales)

Relación con el detector/divisor de haz [3][7]:

• Infrarrojo medio: divisor de haz KBr + detector DTGS
• Infrarrojo cercano: divisor de haz de cuarzo + detector InGaAs
• Infrarrojo lejano: divisor de haz de polietileno + DTGS (ventana de polietileno)

3.4 Otros parámetros

Apertura (Aperture) [3][7]:

• Automática (recomendado): El instrumento ajusta automáticamente según la intensidad de la fuente
• Manual: 8 mm (predeterminado), 6 mm, 4 mm, etc.

Velocidad de escaneo (Scan Velocity) [3][7]:

• 0.6 cm/s (estándar DTGS)
• 1.6 cm/s (escaneo rápido MCT)
• 2.5–5 cm/s (mediciones cinéticas de alta resolución temporal)

Relleno de ceros (Zero Filling) [7]:

• Relleno de ceros 2x (recomendado): El número de puntos de datos se duplica, el espectro es más suave
• Relleno de ceros 4x: Muy suave, solo para necesidades especiales

Corrección de fase (Phase Correction) [3][7]:

• Mertz (predeterminado): Corrección de fase automática
• Adecuado para la mayoría de las muestras

IV. Procedimiento de medición de muestras

4.1 Medición de muestras por transmisión

Pasos (ejemplo con pastilla de KBr) [1][3]:

1. Confirme que se ha adquirido el fondo (< 5 minutos)
   ↓
2. Abra la puerta del compartimento de muestras
   ↓
3. Coloque la pastilla de KBr en el soporte de muestras
   ↓
4. Cierre la puerta del compartimento de muestras
   ↓
5. En el software, haga clic en "Collect Sample"
   ↓
6. Espere a que termine el escaneo (16 escaneos ~8 segundos)
   ↓
7. El software resta automáticamente el fondo y muestra el espectro de absorbancia
   ↓
8. Verifique la calidad del espectro (pico principal 0.3–1.5, buena SNR, sin pico de agua)
   ↓
9. Guarde los datos

Figura 2: Diagrama del procedimiento de medición por transmisión (referencia [1])

Medición con celda líquida [1][3]:

1. Llene la celda líquida (ver Ep 16)
2. Coloque la celda en el soporte de muestras
3. Repita los pasos 4–9 anteriores

4.2 Medición de muestras por ATR

Pasos (ejemplo con ATR de diamante) [3][6]:

1. Confirme que el cristal está limpio (limpiado con etanol)
   ↓
2. Adquiera el fondo (cuando el cristal está limpio)
   ↓
3. Coloque la muestra (1–5 mg o 1–2 gotas de líquido)
   ↓
4. Apriete el tornillo de presión (ATR manual) o presione el botón de presión (ATR neumático)
   ↓
5. En el software, haga clic en "Collect Sample"
   ↓
6. Espere a que termine el escaneo
   ↓
7. El software muestra el espectro ATR original
   ↓
8. Aplique la corrección ATR (si es necesario)
   ↓
9. Verifique la calidad del espectro
   ↓
10. Guarde los datos
   ↓
11. Limpie el cristal (limpiar con etanol 2–3 veces)

Figura 3: Diagrama del procedimiento de medición por ATR (referencia [3])

4.3 Problemas comunes durante la medición

Problema 1: Señal demasiado débil [1][3]

• Transmisión: Muestra insuficiente / pastilla no transparente
• ATR: Mal contacto
• Solución: Aumentar la cantidad de muestra / volver a moler / aumentar la presión

Problema 2: Señal demasiado fuerte (aplanada) [1][3]

• Transmisión: Exceso de muestra
• ATR: Posible muestra de fuerte absorción (ej. agua pura)
• Solución: Reducir la muestra / diluir

Problema 3: Deriva de la línea base [1][3]

• Causa: Cambio de temperatura y humedad después de adquirir el fondo
• Solución: Volver a adquirir el fondo

Problema 4: Picos espurios [1][3]

• Causa: Contaminación de la muestra, contaminación del cristal, absorción de humedad del KBr

• Solución: Limpiar el cristal, preparar nuevamente la muestra

V. Formatos de archivo de datos

El software FTIR de diferentes fabricantes utiliza formatos propietarios distintos, pero también admite formatos universales [1][3][8].

5.1 Formatos propietarios de los principales fabricantes

Tabla 3: Formatos propietarios de los principales fabricantes de FTIR (compilado de [1][3][8])

Ventajas de los formatos propietarios [1][3]:

• Guardan todos los metadatos (fondo, parámetros, operador, hora)
• Compatibilidad nativa con el software del fabricante, facilitando el procesamiento posterior
• Se pueden convertir entre software de diferentes fabricantes

Desventajas de los formatos propietarios [8]:

• Mala compatibilidad entre fabricantes (SPA de Thermo no se puede abrir directamente en OPUS de Bruker)
• Riesgo de archivo a largo plazo (el fabricante puede cerrar o el software actualizarse, formatos antiguos pueden no ser compatibles)
• Formato binario, no se puede editar o visualizar como texto

5.2 Formatos universales

① JCAMP-DX [3][8][9]

JCAMP-DX (Joint Committee on Atomic and Molecular Physical Data eXchange) es un formato estándar internacional, desarrollado por IUPAC [9]:

• Extensión: .dx, .jdx
• Formato de texto, legible
• Todo el software de los fabricantes puede importarlo y exportarlo
• Adecuado para archivo a largo plazo e intercambio entre fabricantes

Estructura del archivo JCAMP-DX [9]:

##TITLE=Polystyrene film
##JCAMP-DX=5.01
##DATA TYPE=INFRARED SPECTRUM
##ORIGIN=Your Lab
##OWNER=Your Name
##XUNITS=1/CM
##YUNITS=ABSORBANCE
##XFACTOR=1.0
##YFACTOR=1.0
##FIRSTX=4000.0
##LASTX=400.0
##NPOINTS=1801
##FIRSTY=0.001
##XYDATA=(X++(Y..Y))
4000 0.001 0.002 0.001 0.001 ...
3998 0.002 0.001 0.002 0.001 ...
...
##END=

② CSV / TXT [3][8]

• Simple dos columnas (número de onda, intensidad)
• Todos los software de procesamiento de datos (Excel, Origin, Python, MATLAB) pueden abrirlo directamente
• Adecuado para procesamiento de datos, desarrollo secundario

③ SPC [3]

• Formato universal propuesto por Galactic Industries
• Binario, compacto y eficiente
• Compatible con múltiples software como Thermo, Bruker, etc.

5.3 Sugerencias para la selección de formato

Archivo a largo plazo [3][8][9]:

• Guardar simultáneamente formato propietario + JCAMP-DX
• El formato propietario conserva toda la información
• JCAMP-DX garantiza legibilidad futura

Intercambio de datos [3][8][9]:

• Priorizar JCAMP-DX (estándar)
• Luego CSV/TXT (simple y universal)

Procesamiento de datos [3]:

• Priorizar CSV/TXT (amigable con Excel, Origin, Python)
• Unscrambler, Pirouette, etc. admiten SPC

5.4 Normas de nomenclatura de archivos

Regla de nomenclatura recomendada [3]:

• <Fecha>_<ID de muestra>_<Método>_<Operador>.spa
• Ejemplo: 20260724_API-001_KBr-press_zhang.spa

Los metadatos deben incluir [3][8]:

• Nombre de la muestra, ID, lote
• Método de medición (transmisión/ATR/celda líquida)
• Condiciones de preparación (proporción de KBr, camino óptico, cristal)
• Parámetros de medición (resolución, número de escaneos, rango)
• Operador, fecha de medición
• Modelo del instrumento, número de serie

💡 Consejo profesional: Todos los parámetros de medición e información de la muestra deben escribirse en los metadatos del archivo o en notas, para facilitar el seguimiento posterior. Solo el nombre del archivo no es suficiente [3][8].

VI. Ejemplo de operación con Thermo Nicolet iS50

A continuación, se muestra el flujo de operación completo con Thermo Nicolet iS50 [1][4].

6.1 Procedimiento de encendido

1. Conectar la alimentación
2. Encender la computadora, abrir el software OMNIC
3. El software detecta automáticamente el instrumento, muestra "Connected"
4. Seleccionar la fuente de luz (Globar de infrarrojo medio)
5. Seleccionar el detector (DTGS o MCT)
6. Esperar a que la fuente se estabilice (aproximadamente 20 minutos)
7. Configurar la purga (si es necesario)

6.2 Configuración de parámetros

En la interfaz principal de OMNIC:

• Número de escaneos: 16 o 32
• Resolución: 4 cm⁻¹
• Rango espectral: 4000–400 cm⁻¹
• Modo de fondo: Adquirir antes de cada medición (recomendado)
• Detector: DTGS (automático)

6.3 Adquisición de fondo

1. Haga clic en "Collect Background" en la interfaz principal
2. El software muestra: "Please ensure the sample compartment is empty"
3. Verifique que el camino óptico esté vacío, haga clic en "OK"
4. El software comienza el escaneo, se completa en aproximadamente 8 segundos
5. El software muestra la línea 100%, el fondo se guarda como .bkg

6.4 Adquisición de muestra (pastilla de KBr)

1. Haga clic en "Collect Sample" en la interfaz principal
2. El software muestra: "Please place the sample"
3. Abra el compartimento de muestra, coloque la pastilla de KBr, cierre la puerta
4. Haga clic en "OK", el software comienza el escaneo
5. El software resta automáticamente el fondo y muestra el espectro de absorbancia
6. Verifique la calidad del espectro
7. Haga clic en "File" → "Save As" para guardar como .spa

6.5 Procesamiento de datos

Funciones integradas de OMNIC [1][4]:

• Corrección ATR
• Corrección de línea base
• Suavizado
• Normalización
• Búsqueda en biblioteca (requiere compra de biblioteca de espectros)

6.6 Apagado

1. Cierre el compartimento de muestra
2. Detenga la purga
3. En el software, haga clic en "Disconnect"
4. Cierre el software
5. Apague el instrumento
6. Apague la computadora

VII. Ejemplo de operación con Bruker Tensor II

A continuación, se muestra el flujo de operación con Bruker Tensor II [2][6].

7.1 Procedimiento de encendido

1. Conectar la alimentación (panel trasero)
2. Encender la computadora, abrir el software OPUS
3. El software detecta automáticamente el instrumento
4. Esperar a que el láser se estabilice (aproximadamente 5 minutos)
5. Encender la fuente de luz
6. Esperar a que la fuente se estabilice (aproximadamente 30 minutos)
7. Iniciar la purga (si es necesario)

7.2 Configuración de parámetros

En la ventana "Advanced Measurement" de OPUS:

• Número de escaneos: 16 o 32
• Resolución: 4 cm⁻¹
• Rango espectral: 4000–400 cm⁻¹ (infrarrojo medio)
• Detector: RT-DLaTGS (predeterminado)
• Divisor de haz: KBr (predeterminado)
• Modo de medición: Absorbancia
• Modo de fondo: Fondo único (se recomienda para cada medición)

7.3 Adquisición de fondo

1. En "Advanced Measurement", haga clic en "Background Single Channel"
2. Verifique que el camino óptico esté vacío (transmisión) o que el cristal esté limpio (ATR)
3. Haga clic en "Start"
4. Espere a que el escaneo se complete (aproximadamente 8 segundos)
5. El software guarda el fondo en la sesión actual

7.4 Adquisición de muestra

1. En "Advanced Measurement", haga clic en "Sample Single Channel"
2. Coloque la muestra, cierre la puerta del compartimento
3. Haga clic en "Start"

4. El software resta automáticamente el fondo y muestra la absorbancia

5. Haga clic en "Save" para guardar como archivo .0 o .opus

7.5 Procesamiento de datos

Funciones integradas de OPUS [2][6]:

• Corrección de línea base (Rubber band, polinomial)
• Suavizado (Savitzky-Golay)
• Normalización
• Corrección ATR
• Derivadas (primer y segundo orden)
• Búsqueda en biblioteca (requiere biblioteca de espectros)

7.6 Apagado

1. Cerrar el compartimento de muestras
2. En OPUS, haga clic en "Disconnect"
3. Cerrar OPUS
4. Apagar el instrumento
5. Apagar la computadora

8. Apagado y mantenimiento diario

8.1 Procedimiento de apagado

Orden estándar de apagado [1][3]:

1. Detener la purga
2. Salir del software (guardar todos los datos)
3. Apagar el instrumento
4. Apagar la computadora
5. Apagar la alimentación principal

Nota [1][3]:

• Parada prolongada (> 1 semana): colocar desecante dentro del instrumento
• Parada corta (< 1 día): mantener purga a bajo caudal (1 L/min)
• No encender/apagar con frecuencia: cada vez que se enciende, la fuente necesita estabilizarse 30 minutos

8.2 Mantenimiento diario

Cada día [1][3][10]:

• Verificar desecante (gel de sílice indicador)
• Verificar nivel de nitrógeno líquido (detector MCT)
• Limpiar el compartimento de muestras
• Respaldar los datos del día

Cada semana [1][3][10]:

• Medir un espectro de referencia de película de poliestireno (idoneidad del sistema)
• Verificar caudal de gas de purga
• Limpiar el cristal ATR

Cada mes [3][10]:

• Limpiar el interior del compartimento de muestras
• Verificar la alineación del camino óptico (si se dispone de herramienta especializada)
• Reemplazar el desecante

Cada trimestre [3][10]:

• Validación del rendimiento del instrumento (PV): verificar la posición de pico, ancho de pico y SNR con película de poliestireno
• Contactar al fabricante para mantenimiento preventivo (PM)

Cada año [3][10]:

• Mantenimiento anual del fabricante
• Reemplazo de la fuente (la vida útil de la varilla de carburo de silicio es de aproximadamente 2–5 años)
• Verificación del detector

8.3 Prueba de idoneidad del sistema

Estándar de película de poliestireno [3][10]:

• Espesor 0.04 mm (aproximadamente 40 μm)
• Estándares de posición de pico (por ejemplo, 3027.1, 2850.7, 1601.4, 1028.0, 906.7 cm⁻¹)
• Tolerancia: ±0.3 cm⁻¹ (según farmacopea)

Procedimiento de prueba [3][10]:

1. Medir el espectro de transmisión de la película de poliestireno
2. Verificar precisión de posición de pico: todos los picos estándar dentro de ±0.3 cm⁻¹
3. Verificar resolución: el doblete a 3027 y 3030 cm⁻¹ debe distinguirse claramente
4. Verificar SNR: ruido de la línea 100% < 0.05

Manejo de incumplimiento [3][10]:

• Desviación de pico: recalibrar el eje de número de onda (autocomprobación del instrumento o calibración del fabricante)
• Resolución insuficiente: verificar el divisor de haz, alineación del camino óptico
• SNR deficiente: verificar fuente, detector, purga

8.4 Solución de problemas comunes

Tabla 4: Solución de problemas comunes (compilado de [1][3][10])

9. Buenas prácticas operativas

9.1 Hábitos recomendados

① Verificación previa a la medición [1][3]

• Antes de la primera muestra del día, medir una película de poliestireno para confirmar el estado del instrumento
• Confirmar que el fondo es válido (menos de 1 hora)

② Registro de datos [3][8]

• Registrar información de la muestra, condiciones de preparación y operador en los metadatos del archivo
• Anotar anomalías en un cuaderno de laboratorio

③ Respaldo de datos [3]

• Respaldar datos al final del día
• Doble respaldo (disco duro de la computadora + almacenamiento en red/USB)
• Guardar tanto datos originales como procesados

④ Mantenimiento del instrumento [3][10]

• Verificar desecante periódicamente
• Realizar pruebas de idoneidad del sistema periódicamente
• Mantenimiento regular por el fabricante

9.2 Errores comunes de principiantes

Error 1: No adquirir fondo o fondo expirado [1][3]

• Consecuencia: fuerte interferencia de agua/CO₂
• Solución: readquirir fondo cada 30 minutos o al cambiar tipo de muestra

Error 2: Configuración de parámetros inadecuada [1][3]

• Consecuencia: baja resolución, SNR deficiente
• Solución: usar parámetros estándar (4 cm⁻¹, 16 exploraciones, 4000–400 cm⁻¹)

Error 3: No verificar la calidad del espectro [1][3]

• Consecuencia: obtener espectro con picos planos o SNR muy bajo
• Solución: verificar absorbancia del pico principal (0.3–1.5), SNR, línea base

Error 4: Cambio frecuente de operador [3][10]

• Consecuencia: inconsistencia operativa, baja repetibilidad
• Solución: designar un operador fijo o escribir un SOP detallado

Error 5: Guardar datos solo en formato propietario [3][8]

• Consecuencia: no se pueden abrir después de muchos años
• Solución: guardar también en formato universal JCAMP-DX

9.3 Técnicas avanzadas

① Automatización de mediciones [3][4]

• Usar macros para automatizar mediciones repetitivas
• Thermo OMNIC y Bruker OPUS admiten programación de macros
• Adecuado para muestras de alto rendimiento

② Monitoreo en línea [3][6]

• Usar modo cinético para adquisición continua
• Adquirir un espectro cada 1–10 segundos
• Monitorear progreso de reacciones, estabilidad de muestras

③ Mediciones multidimensionales [3][6]

• Mapping (escaneo multipunto)
• Imaging (detector de matriz FPA)
• Adecuado para muestras heterogéneas

10. Consideraciones de seguridad

10.1 Seguridad del instrumento

Seguridad del láser [1][3]:

• El FTIR incorpora un láser HeNe (632.8 nm, 1 mW, Clase 1)
• Clase 1 es seguro en uso normal, pero evite mirar directamente al haz
• No abra la cubierta del camino óptico

Seguridad eléctrica [1][3]:

• Buena conexión a tierra
• Use un UPS (fuente de alimentación ininterrumpida)
• Evite fluctuaciones de voltaje

Seguridad mecánica [1][3]:

• Evite impactos al mover el instrumento
• No desmonte el camino óptico usted mismo

10.2 Seguridad de las muestras

Seguridad química [3][10]:

• Muestras tóxicas: preparar en campana de extracción
• Muestras corrosivas: evitar contacto con el instrumento
• Muestras volátiles: medir en condiciones ventiladas

Seguridad biológica [3]:

• Muestras biológicas: manejar según normas de bioseguridad
• Limpiar el compartimento de muestras con etanol al 70% antes y después

10.3 Seguridad de los datos

Integridad de datos [3][8]:

• Los datos originales no deben modificarse
• Guardar datos procesados como nuevos archivos
• Trazabilidad de operaciones (registros electrónicos)

Respaldo de datos [3][8]:

• Doble respaldo
• Verificar periodicamente la validez del respaldo
• Datos importantes: respaldo en la nube

🔗 Extensión: El flujo de operación en sí mismo no describe asignaciones de picos; la interferencia de agua/CO₂ en el fondo se puede consultar en la página de moléculas de agua, y la consulta rápida de grupos funcionales en ftir.fun.

Ilustraciones (esquemas clave de esta sección)

📷 Fig. 7: Esquema de muestreo por onda evanescente ATR
Fuente: Imagen real/de código abierto · Project asset — foto de espectrómetro FTIR (con marca de agua ftir.fun)

📷 Fig. 8: Concepto de preparación de muestra por transmisión
Fuente: Imagen real/de código abierto · Unsplash — científico de laboratorio (con marca de agua ftir.fun)

📷 Fig. 9: Flujo principal de operación del instrumento
Fuente: Imagen real/de código abierto · Project asset — foto FTIR + ATR (con marca de agua ftir.fun)

Resumen de esta sección

| Procedimiento de inicio | Conectar alimentación → Iniciar software → Autocomprobación → Fuente estable → Purga → Listo |
| Purga | Aire seco/N₂, 10–15 minutos, eliminar vapor de agua y CO₂ |
| Estabilización de fuente | 15–30 minutos, esperar estado "Listo" |
| Espectro de fondo | "Cero" antes de la medición, restar factores ajenos a la muestra en la trayectoria óptica |
| Fondo de transmisión | Recoger con trayectoria vacía |
| Fondo ATR | Recoger con cristal limpio |
| Resolución | 4 cm⁻¹ es estándar; gases 1 cm⁻¹; alto rendimiento 8 cm⁻¹ |
| Número de barridos | 16 barridos normal; 64 trazas; SNR ∝ √N |
| Rango espectral | 4000–400 cm⁻¹ estándar infrarrojo medio |
| Formatos comunes | SPA(Thermo), OPUS(Bruker), SP(PE), JCAMP-DX(genérico) |
| Idoneidad del sistema | Lámina de poliestireno para verificar pico, resolución y SNR |
| Mantenimiento diario | Verificar desecante cada día; muestra estándar cada semana; limpiar cada mes |
| Thermo OMNIC | Collect Background → Collect Sample |
| Bruker OPUS | Advanced Measurement → Background/Sample |

Preguntas de reflexión

1. Eres un operador nuevo en el laboratorio y usas por primera vez un Bruker Tensor II. Después de encender y durante la estabilización de la fuente, ¿qué preparativos deberías hacer? ¿Por qué es necesario purgar durante 15 minutos?

2. Durante un experimento, de repente aparece un doblete evidente a 2350 cm⁻¹ (CO₂), pero no estaba presente antes de la medición. Analiza las posibles causas y propón soluciones.

3. Un espectro de muestra tiene una absorbancia máxima de 0.15 (menor que 0.3) y una SNR deficiente. Sin cambiar la muestra ni la preparación, ¿cómo se puede mejorar la calidad del espectro ajustando los parámetros del instrumento?

4. Necesitas medir una solución acuosa diluida al 0.5% y deseas evitar la interferencia de la banda de agua, pero debes usar espectroscopia infrarroja. Diseña un procedimiento de medición completo (incluyendo selección de método, ajuste de parámetros y procesamiento de datos).

5. El laboratorio planea comprar un FTIR, y los espectros guardados deben ser intercambiables con otro instrumento Thermo (ambos Thermo). Pero si en el futuro se cambia a Bruker, ¿qué estrategia de formato de datos se debe adoptar para guardar?

Referencias

[1] Griffiths P R, de Haseth J A. Fourier Transform Infrared Spectrometry. 2nd ed. Wiley, 2007. Chapter 4–6. ISBN: 978-0-471-19404-0.

[2] Bruker Optics. "Tensor II FTIR Spectrometer User Manual." Technical Documentation.
https://www.bruker.com/en/pro…

[3] Smith B C. Fundamentals of Fourier Transform Infrared Spectroscopy. 2nd ed. CRC Press, 2011. Chapter 5–7. ISBN: 978-1420069297.

[4] Thermo Fisher Scientific. "Nicolet iS50 FTIR Spectrometer User Guide." Technical Documentation.
https://www.thermofisher.com/…

[5] Perkins W D. "Purging Effects in FTIR." Spectroscopy, 1993, 8(8): 24–30.

[6] Bruker Optics. "OPUS Spectroscopy Software Tutorial." Version 8.5.
https://www.bruker.com/en/pro…

[7] Griffiths P R, Foskett C T. "Theoretical Background of FTIR." Analytical Chemistry, 1972, 44(13): 2219–2227. DOI:10.1021/ac60321a001.

[8] ASTM E131-10. "Standard Terminology Relating to Molecular Spectroscopy." ASTM International, 2010.

[9] McDonald R S, Wilks P A. "JCAMP-DX: A Standard Form for Exchange of Infrared Spectra in Computer Readable Form." Applied Spectroscopy, 1988, 42(1): 151–162. DOI:10.1366/0003702884428734.
https://www.jcamp-dx.org/

[10] USP General Chapter <851>. "Spectrophotometry and Light-Scattering." United States Pharmacopeia.
https://www.usp.org/

Avance del próximo episodio: Ep 18 — Fundamentos del procesamiento de espectros: corrección de línea base, suavizado, normalización
Explicaremos sistemáticamente los métodos comunes de procesamiento de espectros FTIR, incluyendo corrección de línea base (ajuste polinomial, rubber band), suavizado (filtro Savitzky-Golay), normalización (máximo, área, corrección ATR), derivadas (segunda derivada para resolver picos superpuestos). También se advertirá sobre el riesgo de "crear picos falsos por procesamiento excesivo".

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