Avaliação da potencialidade da espectrometria de emissão óptica com plasma induzido por laser na análise de material geológico
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2023 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP |
Texto Completo: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-22112023-162845/ |
Resumo: | Devido às características refratárias das amostras com elevado teor de silicatos como rochas e escórias, a sua dissolução requer o uso de ácidos concentrados, alta pressão e temperatura. Nessa situação, o uso de uma técnica que possibilita análise direta dessas amostras se mostra como uma ótima alternativa. A espectrometria de emissão óptica com plasma induzido por laser (LIBS) vem se tornando uma técnica muito atrativa e bastante explorada na análise química por possibilitar a análise de amostras sólidas dispensando a conversão delas em solução. Apesar disso, a análise quantitativa ainda é considerada o calcanhar de Aquiles da técnica, devido à complexidade dos processos de interação entre o laser e as amostras que causam efeitos de matriz indesejados. Assim o trabalho propõe investigar diferentes formas de técnicas de calibração para possibilitar a análise quantitativa de Zircônio e Nióbio por LIBS, para tal foi utilizado como técnica de preparo de amostra a diluição em pastilha fundida, também foi realizado uma otimização instrumental comparando a relação do sinal com razão entre a área integrada do sinal de emissão com o sinal de fundo (SBR). Após a otimização foi determinado que a melhor condição instrumental seria de diâmetro de focalização de 85µm, energia de pulso 20mJ, tempo de atraso de 0,1 µs e o número de pulsos igual a 660 para ambos os analitos. Foram testados métodos de calibração externa e calibração por adição de padrão, assim como o uso de padrão interno, sendo a calibração externa com uso de padrão interno a técnica que melhor demonstrou resultados para determinação de ambos os elementos com uma taxa e recuperação de 100% e 102% para o Nióbio e o Zircônio respectivamente. |
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Avaliação da potencialidade da espectrometria de emissão óptica com plasma induzido por laser na análise de material geológicoEvaluation of potentiality of laser-induced breakdown spectrometry on geological material analysis 2022Espectrometria de emissão óptica com plasma induzido por laserGeological materialLaser-induced breakdown spectroscopyLIBSMaterial geológicoNióbioNiobiumZircônioZirconiumDevido às características refratárias das amostras com elevado teor de silicatos como rochas e escórias, a sua dissolução requer o uso de ácidos concentrados, alta pressão e temperatura. Nessa situação, o uso de uma técnica que possibilita análise direta dessas amostras se mostra como uma ótima alternativa. A espectrometria de emissão óptica com plasma induzido por laser (LIBS) vem se tornando uma técnica muito atrativa e bastante explorada na análise química por possibilitar a análise de amostras sólidas dispensando a conversão delas em solução. Apesar disso, a análise quantitativa ainda é considerada o calcanhar de Aquiles da técnica, devido à complexidade dos processos de interação entre o laser e as amostras que causam efeitos de matriz indesejados. Assim o trabalho propõe investigar diferentes formas de técnicas de calibração para possibilitar a análise quantitativa de Zircônio e Nióbio por LIBS, para tal foi utilizado como técnica de preparo de amostra a diluição em pastilha fundida, também foi realizado uma otimização instrumental comparando a relação do sinal com razão entre a área integrada do sinal de emissão com o sinal de fundo (SBR). Após a otimização foi determinado que a melhor condição instrumental seria de diâmetro de focalização de 85µm, energia de pulso 20mJ, tempo de atraso de 0,1 µs e o número de pulsos igual a 660 para ambos os analitos. Foram testados métodos de calibração externa e calibração por adição de padrão, assim como o uso de padrão interno, sendo a calibração externa com uso de padrão interno a técnica que melhor demonstrou resultados para determinação de ambos os elementos com uma taxa e recuperação de 100% e 102% para o Nióbio e o Zircônio respectivamente.Due to the refractory characteristics of samples with a high content of silicates such as rocks and slag, their dissolution requires the use of concentrated acids, high pressure and temperature. In this situation, the use of a technique that allows direct analysis of these samples proves to be a great alternative. Laser-induced plasma optical emission spectrometry (LIBS) has become a very attractive and widely explored technique in chemical analysis because it enables the analysis of solid samples without the need to convert them into solution. Despite this, quantitative analysis is still considered the Achilles heel of the technique, due to the complexity of the interaction processes between the laser and the samples that cause unwanted matrix effects. Thus, the work proposes to investigate different forms of calibration techniques to enable the quantitative analysis of Zirconium and Niobium by LIBS, for this purpose dilution in molten tablet was used as a sample preparation technique, an instrumental optimization was also performed comparing the signal ratio ratio between the integrated area of the emission signal and the background signal (SBR). After optimization, it was determined that the best instrumental condition would be a focusing diameter of 85µm, pulse energy of 20mJ, delay time of 0.1µs and the number of pulses equal to 660 for both analytes. External calibration and standard addition calibration methods were tested, as well as the use of an internal standard, with external calibration using an internal standard being the technique that best demonstrated results for the determination of both elements with a rate and recovery of 100% and 102% for Niobium and Zirconium respectively.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPNomura, Cassiana SeimiSerafim, Gabriel Lorencil de Almeida2023-03-30info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-22112023-162845/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2024-01-23T15:01:03Zoai:teses.usp.br:tde-22112023-162845Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212024-01-23T15:01:03Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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Devido às características refratárias das amostras com elevado teor de silicatos como rochas e escórias, a sua dissolução requer o uso de ácidos concentrados, alta pressão e temperatura. Nessa situação, o uso de uma técnica que possibilita análise direta dessas amostras se mostra como uma ótima alternativa. A espectrometria de emissão óptica com plasma induzido por laser (LIBS) vem se tornando uma técnica muito atrativa e bastante explorada na análise química por possibilitar a análise de amostras sólidas dispensando a conversão delas em solução. Apesar disso, a análise quantitativa ainda é considerada o calcanhar de Aquiles da técnica, devido à complexidade dos processos de interação entre o laser e as amostras que causam efeitos de matriz indesejados. Assim o trabalho propõe investigar diferentes formas de técnicas de calibração para possibilitar a análise quantitativa de Zircônio e Nióbio por LIBS, para tal foi utilizado como técnica de preparo de amostra a diluição em pastilha fundida, também foi realizado uma otimização instrumental comparando a relação do sinal com razão entre a área integrada do sinal de emissão com o sinal de fundo (SBR). Após a otimização foi determinado que a melhor condição instrumental seria de diâmetro de focalização de 85µm, energia de pulso 20mJ, tempo de atraso de 0,1 µs e o número de pulsos igual a 660 para ambos os analitos. Foram testados métodos de calibração externa e calibração por adição de padrão, assim como o uso de padrão interno, sendo a calibração externa com uso de padrão interno a técnica que melhor demonstrou resultados para determinação de ambos os elementos com uma taxa e recuperação de 100% e 102% para o Nióbio e o Zircônio respectivamente. |
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