Implementación y evaluación de un sistema de espectroscopia de fluorescencia para identificar colorantes en tintas de lapicero

Abstract

En esta investigación se implementó un equipo de espectroscopía de fluorescencia para la detección de colorantes en los órdenes de ppm y ppb, su diseño y construcción se realizó en el Laboratorio de Óptica de la PUCP. Aunque el equipo no alcanzó el nivel de otros sistemas comerciales de alta complejidad, los resultados obtenidos fueron satisfactorios para el objetivo de este trabajo de tesis. El objetivo de esta investigación fue implementar un sistema de espectroscopia de fluorescencia para detectar la composición de tintas de lapicero. Para ello, se aplicaron los principios fundamentales de absorbancia y fluorescencia, y se utilizó los espectros de absorción reportados en la bibliografía para identificar las longitudes de onda de excitación que generen mayor emisión fluorescente. En este trabajo se realiza una descripción detallada del alineamiento óptico del equipo de espectroscopía de fluorescencia, y la técnica de medición de fluorescencia de colorantes. Se empleó el programa Origin Pro para analizar los datos de fluorescencia de Rhodamine B, Eosin Yellow, Crystal Violet, y las tintas de lapiceros. A partir del análisis de los espectros de fluorescencia, se elaboró un protocolo que permitió identificar los colorantes Eosin Y y Crystal Violet en las tintas de lapicero. Como resultado, se logró identificar características espectrales que corresponden al Eosin Yellow en lapiceros rojos y al Crystal Violet en lapiceros azules mediante la técnica de correlación de espectros (coeficiente de correlación de Pearson). Este equipo de fluorescencia y protocolo de medición, podría usarse para diversas aplicaciones como la autentificación de documentos y billetes.

In this research, a fluorescence spectroscopy system was implemented for the detection of dyes at ppm and ppb levels. Its design and construction were carried out in the Optics Laboratory at PUCP. Although the system did not reach the level of other high-complexity commercial systems, the results obtained were satisfactory for the purpose of this thesis work. The objective of this research was to implement a fluorescence spectroscopy system to detect the composition of pen inks. For this purpose, the fundamental principles of absorbance and fluorescence were applied, and the absorption spectra reported in the literature were used to identify the excitation wavelengths that generate the highest fluorescent emission. This work provides a detailed description of the optical alignment of the fluorescence spectroscopy system and the fluorescence measurement technique for dyes. The software Origin Pro was used to analyze the fluorescence data of Rhodamine B, Eosin Yellow, Crystal Violet, and pen inks. Based on the analysis of the fluorescence spectra, a protocol was developed to identify the dyes Eosin Y and Crystal Violet in pen inks. As a result, spectral characteristics corresponding to Eosin Yellow in red pens and Crystal Violet in blue pens were successfully identified using the spectral correlation technique (Pearson correlation coefficient). This fluorescence system and measurement protocol could be used for various applications, such as document and banknote authentication.