Desenvolvimento de um Espectrômetro Portátil de Espalhamento de Luz (EPEL) de Baixo Custo

Resumo

O URUTAU v4 é um Espectrômetro Portátil de Espalhamento de Luz (EPEL) desenvolvido com o objetivo do custo e o acesso à ciência por meio de uma tecnologia de baixo custo e hardware aberto. Baseado nos princípios do Espalhamento Dinâmico de Luz (DLS), o aparato utiliza o fenômeno óptico do speckle para registrar flutuações de densidade e o movimento Browniano em sistemas coloidais, permitindo análises sem contato direto com a amostra. A proposta central do projeto consiste em oferecer uma alternativa funcional em formato DIY (do it yourself) aos equipamentos comerciais de alto custo, integrando uma estrutura fabricada em impressão 3D, um laser de 650 nm e um sensor CMOS acessível. Para garantir a precisão metrológica, o sistema utiliza um algoritmo desenvolvido na linguagem Julia que calcula a Função de Autocorrelação Temporal de Intensidade (FACTIM) pixel a pixel, permitindo que as flutuações de luz sejam traduzidas em informações físicas exatas, como demonstrado nos testes de validação com grafite. A análise da relação entre a taxa de decaimento e o coeficiente de difusão revelou uma tendência linear consistente com o modelo teórico, o que valida o uso do (EPEL) em diferentes faixas de concentração. Foi obtido também uma  estabilidade instrumental, que apresentou um coeficiente de variação entre 0,10% e 1,23%, bem abaixo do limite típico de 1,5%, garantindo que os dados capturados derivam da dinâmica das partículas como esperado.