Determinarea metalelor grele prin absorbtie atomica, Determinarea Continutului de Metale Grele din Vin prin Spectrometrie de Absorbtie Atomica

Ion V. Noţiuni generale În cantităţi mici, oligoelementele sunt omniprezente în mediile naturale, dar atunci când biodisponibilitatea lor se prezintă în concentraţii suficient de mari, ele devin cancer colon curable pentru organismele vii.

Activităţile umane au modificat drastic ciclurile biogeochimice şi echilibrul acestor metale în diferitele ecosisteme. Astfel, urme de elemente intră în ecosisteme prin deversări directe provenite din procese industriale, prin nămoluri rezultate în urma epurării, prin depuneri atmosferice şi prin intermediul agriculturii ce include aplicarea pesticidelor sau a îngrăşămintelor chimice.

Determinarea Continutului de Metale Grele din Vin prin Spectroscopie de Absorbtie Atomica

Acestea pot fi transferate de la sedimente la organismele bentonice, iar ulterior pot deveni un risc potenţial pentru consumatorii umani, prin intermediul lanţului alimentar. La nivel global solurile au fost serios poluate cu Pb şi Cd şi mai uşor cu Zn.

Intrările antropice de metale grele în pedosferă au prezentat o creştere foarte mare după aniiîn special pentru Cr şi Ni. Acest pas este un proces care consumă timp şi creează premisele contaminării încrucişate între eşantioane.

Condiţiile avansate de operare îi cresc eficienţa şi îmbunătăţesc limitele minime de detecţie pentru cele mai multe elemente analizate. În ultimii 50 de ani Determinarea metalelor grele prin absorbtie atomica a fost folosit de geochimişti, în primul rând pentru că puteau determina printr-o singură măsurătoare, întreaga compoziţie chimică a 4 probei geologice.

Disponibilitatea surselor de excitaţie eficiente, determinarea metalelor grele prin absorbtie atomica de radioizotopi, combinată cu detectoarele de înaltă sensibilitate şi partea electronică folosită la dispersia lungimii de undă, a dat startul folosirii pe scară largă a tehnicii de analiză XRF.

Principalele avantaje ale analizei XRF constau în pregătirea limitată a probelor solide, analiza nedistructivă, rapiditatea obţinerii spectrelor, reducerea emisiei de deşeuri periculoase, costurile reduse de funcţionare şi portabilitatea.

Scopul acestei lucrări este acela de a determina, cu ajutorul tehnicii de fluorescenţă de raze X prin dispersie după energie EDXRFconcentraţiile de elemente majore, urme de elemente şi metale grele, de la probe provenite din diferite tipuri de cereale folosite în mod uzual de către populaţie drept aliment fortificant.

Fluorescenţa de raze X.

Determinarea Continutului de Metale Grele din Vin prin Spectrometrie de Absorbtie Atomica

Noţiuni generale. Printre diversele metode de analiză, tehnicile XRF se remarcă prin universalitatea lor şi prin multitudinea de caracteristici. Spre deosebire de cele mai multe metode de analiză, unde este necesară prelevarea de probe, tehnica XRF este non-distructivă. Ea permite analize standard pentru probe cu valoare materială ridicată, probe criminalistice, etc.

Metoda permite aplicarea tehnicilor alternative, pe aceleaşi probe, pentru a obţine rezultate cu o acurateţe sporită. Prin spectrometria XRF se pot analiza o largă varietate de tipuri de probe determinarea metalelor grele prin absorbtie atomica comparaţie cu alte metode analitice. Este aplicabilă probelor solide, pulberilor, pastelor, lichidelor şi gazelor. Materialele de analizat pot fi metalice, minerale, ceramice sau practic orice altceva, într-o mare varietate de forme şi mărimi.

PRINCIPIUL SPECTROMETRIEI DE ABSORBŢIE ATOMICĂ ÎN FLACĂRĂ

Metoda XRF se bazează pe măsurarea energiilor şi intensităţilor liniilor spectrale ale emisiei secundare de raze X. Tubul spectrometrului emite fascicule de raze X primare care excită fiecare element din probă astfel încât acesta emite raze X secundare. Energiile razelor X de emisie secundară sunt specifice doar elementului excitat. Intensitatea razelor X secundare depinde de concentraţia elementului în probă. Spectrul de raze X, astfel obţinut, ne relevă tranziţiile electronilor între nivelele interioare ale atomilor şi nu este influenţat de legăturile chimice.

Obiectivul metodelor XRF este acela de a determina concentraţia unui element din probă folosind intensitatea liniilor caracteristice ale spectrului. În acest scop este necesară eliminarea, minimalizarea sau corecţia efectelor absorbţiei îmbunătăţite asupra matricei.

Încărcat de

Majoritatea metodelor folosesc standardele de calibrare şi sunt pe larg folosite în aplicaţii care cer determinarea precisă a compoziţiei şi concentraţiilor. Multe strategii generale, cum vierme apa fi metoda parametrilor fundamentali, nu necesită standardizare şi pot fi aplicate unei varietăţi mari de probe, cu toate că universalitatea algoritmilor fundamentali nu permite achiziţionarea unor măsurători de o acurateţe satisfăcătoare pentru toate probele.

Deşi costul iniţial al unui spectrometru este destul de ridicat, determinarea metalelor grele prin absorbtie atomica de operare sunt scăzute, datorită faptului că nu este necesară aprovizionarea cu consumabile. Spectrometrele XRF sunt folosite şi pentru analizele de rutină şi pentru analizele speciale, pentru o gamă largă de produse ce includ aliajele feroase şi cele neferoase, uleiuri, zguri şi sinterizări ale acestora, minereuri şi minerale, filme subţiri şi pelicule, ş.

Spectrometrele care folosesc 6 dispersia după energie au un mare avantaj datorită faptului că au posibilitatea de a afişa informaţiile despre toate elementele din probă, în acelaşi timp. Ele sunt deosebit de eficace în domeniul sortării fragmentelor de aliaje, în metalurgie, în industria bijuteriilor, în industria chimică, a rafinăriilor de petrol şi în industria alimentră, în medicină şi ecologie, în geologie şi mineralogie, arheologie, criminalistică, investigaţii ştiinţifice şi într-o multitudine de ramuri ale cercetării.

Spectrul de raze X al unei probe este descris de razele X caracteristice, emergente din acea probă, excitată de razele X incidente emise de tubul de raze X al spectrometrului.

Spectrul reprezintă dependenţa numărului de raze X detectate, de energia lor. Pentru a digitiza o asemenea distribuţie continuă a energiei, scala pe care se măsoară energia este împărţită în intervale egale ce poartă denumirea de canale.

Numărul implicit de canale este Acestea acoperă întreaga gamă determinarea metalelor grele prin absorbtie atomica energii ale detectorului keV. Pe ecranul computerului spectrul este afişat sub forma unui set de puncte. Axa de coordonate X, a unui asemenea punct, reprezintă un număr de canal şi specifică energia lui iar axa de coordonate Y indică intensitatea razelor X caracteristice pentru canalul respectiv.

Principiile analizei XRF prin dispersie după energie EDXRF În spectrometrele prin dispersie după lungime de undă cu cristalmajoritatea lungimilor de undă emise de probă sunt dispersate separate spaţial pe baza lungimilor de undă specifice, înainte de detecţie. Astfel detectorul primeşte doar o lungime de undă la un moment dat.

PRINCIPIUL SPECTROMETRIEI DE ABSORBŢIE ATOMICĂ ÎN FLACĂRĂ

În spectrometrele cu dispersie după energie, detectorul primeşte fasciculele secundare nedispersate ce cuprind toate liniile excitate, ale tuturor elementelor din probă. Ieşirea amplificată din detector este apoi supusă unei filtrări, în funcţie de înălţimea impulsului, unde distribuţiile de impulsuri rezultate din majoritatea lungimilor de undă detectate sunt separate în funcţie de înălţimea medie a impulsurilor, pe baza energiei fotonilor ce corespund liniilor de raze X incidente.

Prin reglarea corespunzătoare a aliniamentului şi a colimatorului, poate fi luată în considerare distribuţia impulsurilor fiecărei linii ale substanţei analizate. Deasemenea prin reglarea corespunzătoare a tensiunii detectorului şi ̸ sau a amplificatorului, distribuţiile de analizat pot fi prinse cu un colimator fix.

• Oncocytic sinonasal papilloma and associated sinonasal squamous cell carcinoma

În acelaşi timp, toate distribuţiile impulsurilor prezente pot fi afişate simultan cu ajutorul unui analizor multi-canal. Graficul de sus a fost înregistrat prin metoda liniară iar cel de jos prin metoda logaritmică. În analiza prin dispersie după energie, fiecare peak reprezintă distribuţia înălţimii pulsului pentru o linie spectrală de raze X a unui element, iar graficul reprezintă o afişare a intensităţii raportată la înălţimea pulsului sau, cu un analizor multicanal, numărul canalului şi prin urmare, intensitatea raportată la energia fotonilor de raze X.

Avantaje Principalele avantaje ale analizei prin dispersie determinarea metalelor grele prin absorbtie atomica energie reies din simplitatea instrumentului, economia obţinută de analiza intensităţii liniilor emise şi uşurinţa cu care se obţine şi se afişează întregul spectru. Alte avantaje constau în eliminarea inconvenientelor pe care le presupune cristalul, mecanismul de înaltă precizie pentru cristal şi detector, alinierea acestora şi pierderea de intensitate provenită din ineficienţa procesului de difracţie.

Totodată spectrul obţinut este mai puţin dezordonat datorită absenţei ordinelor înalte. Deasemenea detectorul poate fi poziţionat foarte aproape de proba emiţătoare, furnizând astfel o economie de tensiune determinarea metalelor grele prin absorbtie atomica neglijabilă, prin micşorarea distanţei, creşterea unghiului solid de intercepţie şi eliminarea colimatoarelor. Prin excitare selectivă şi filtrare se obţine avantajul unei senzitivităţi îmbunătăţite de peste de ori, ce poate fi folosită pentru detecţia urmelor de elemente în concentraţii foarte mici.

Conservarea intensităţii este atât de mare încât se pot utiliza izotopi radioactivi ca surse de excitaţie, eliminându-se astfel sursa de alimentare şi tubul de raze X care sunt scumpe şi mari consumatoare de energie.

Prin folosirea radioizotopilor se obţin multe alte avantaje. Prin construcţie, spectroscopul pentru analiză prin dispersie după energie este astfel proiectat încât fotonii caracteristici tuturor liniilor spectrale emise de probă, intră în detector simultan. Aceasta creează condiţiile necesare acumulării şi afişării simultane a întregului spectru energetic, inclusiv zgomotul de fond, cu ajutorul unui analizor multicanal şi a unui display, astfel încât zgomotul de fond şi interferenţele spectrale sunt clar afişate.

Prin urmare spectrometrele cu raze X cu detectori din semiconductori permit ca analizele calitative să fie făcute mai rapid şi mai convenient decât spectrometrele cu cristal.

Deasemenea spectrometrele cu dispersie după energie sunt foarte potrivite pentru investigarea sistemelor dinamice.

Diferente si Esente - Despre metalele grele din organism

Un avantaj accidental al dispersiei după energie este că întreaga linie a substanţei de analizat este măsurată, nu numai peak-ul. Prin urmare efectul schimbării lungimii de undă a liniei substanţei de analizat, datorită stării chimice, este minimizat. Achiziţia simultană reduce, deasemenea, efectele deviaţiilor datorate instrumentului, creşte precizia măsurătorilor statistice şi permite o procesare rapidă şi convenientă a spectrului, pe diferite căi.

În fine, achiziţia simultană a spectrului permite detectarea şi măsurarea altor elemente decât cele specificate pentru analiză şi reduce posibilitatea omisiunii elementelor conţinute în probă, a căror existenţă nu este bănuită. Atunci când sunt folosite tuburi de raze X de joasă putere, emisii secundare sau surse radioizotopice, dispersia după energie este, în mod special, avantajoasă pentru probă, aceasta nefiind afectată de radiaţii.

Mult mai mult decât documente.

Radiaţiile pot afecta lichidele şi substanţele organice prin radioliză iar sticlăria, antichităţile, obiectele de artă, etc. Se poate spune astfel, că acest tip de analiză este nedistructiv. Limitări 9 Principalele două limitări ale spectrometrului prin dispersie după energie sunt impuse de detectorul Si Li şi ele au de a face cu rezoluţia şi cu tendinţa de pierderi prin coincidenţă.

• Energia cinetică a ionilor,ce lovesc suprafaţa catodului,trebuie să fie mai mare decât energia de reţea a metalului.

De altfel, rezoluţia oricărui determinarea metalelor grele prin absorbtie atomica prin dispersie după energie care foloseşte un [3] numărător proporţional ori cu scintilaţii, este mai slabă la orice lungime de undă. Cum am menţionat mai sus, în dispersia după energie, toate razele X emise şi împrăştiate de probă intră în detector simultan — nu doar lungimile discrete de undă difractate de un cristal.

Prin urmare pierderile prin coincidenţă, devierea înălţimii pulsului şi obturarea detectorului, apar mult mai uşor. Ca atare instrumentele prin dispersie după energie trebuie să fie prevăzute cu un contor al intensităţilor totale, pentru a evita aceste inconveniente. Intensităţile individuale mai mari pot fi măsurate cu spectrometrele cu cristal, deoarece numai o regiune spectrală îngustă este admisă de detector iar contoarele de proporţionalitate şi de scintilaţii, umplute cu gaz, sunt capabile de numărători superioare celor din detectorii de Si Li.

Când este folosit un analizor multicanal este dificil să se obţină o sensibilitate ridicată a liniilor slabe în prezenţa liniilor puternice, instrumentul contorizând toate liniile simultan, cea mai puternică linie determinând timpul de măsurare şi oprind numărătoarea.

Deasemenea apar dezavantaje şi atunci când sunt folosite surse radioizotopice. Probabil cea mai bună comparaţie între modul de operare prin lungime de undă şi cel prin dispersie de energie este dată de Gilfrich, Burkhalter şi Determinarea metalelor grele prin absorbtie atomica [4].

Spectrometru determinarea metalelor grele prin absorbtie atomica dispersie după energie cu detector de Si Li şi următoarele surse de excitaţie: determinarea metalelor grele prin absorbtie atomica tuburi de raze X cu ţinte din molibden şi tungsten la 50 kV Determinarea metalelor grele prin absorbtie atomica mA b radiatoare secundare din aliaj de mangan, cupru, argint şi crom-zirconiu, excitat de un tub cu ţintă de tungsten la 45 kV CP20 mA c următorii radioizotopi: 7-mCi 55Fe şi mCi Cd d ioni constând în protoni şi particule alfa la 5 MeV.

O excelentă evaluare a detectorilor din semiconductori ale spectrometrului prin dispersie după energie pentru analiza urmelor de elemente este dată de Giauque şi colab. Pentru analiza calitativă, dispersia după energie este în general avantajoasă.

Cu siguranţă este mult mai rapidă şi convenientă, dar peak-rile cu intensităţi slabe pot rămâne neidentificate dacă sunt poziţionate lângă peak-uri cu intensităţi puternice, iar rezoluţia este în general mai slabă la lungimi de undă mari. În cazul analizei cantitative, dispersia după energie poate fi avantajoasă, în comparaţie cu spectrometrele cu cristal cu un singur canal manual sau secvenţialpentru numere mari de elemente deoarece toate datele sunt acumulate simultan.

Preview document

Dispersia lungimii de undă este avantajoasă pentru măsurarea unui singur element, pentru că doar o singură linie a elementului de analizat intră în detector la un moment determinarea metalelor grele prin absorbtie atomica, cu excluderea restului spectrului. Dacă elementele de analizat sunt cunoscute, spectrometrele multicanal cu cristal pot fi avantajoase datorită unei mai bune rezoluţii şi pentru că pragul lor de detecţie în cazul elementelor cu concentraţii asemănătoare variază între limite largi.

Dacă elementele de analizat nu sunt cunoscute dinainte, sunt avantajoase analizele făcute cu spectometre prin dispersie după energie, datorită versatilităţii lor şi lipsei [2] necesităţii excluderii prestabilite pentru anumite elemente.

În orice caz, timpul de numărare poate fi mai mare datorită limitărilor detectorului de Si Li şi faptului că toţi fotonii trebuie procesaţi, indiferent daca aceştia prezintă sau nu interes pentru analiză. De altfel, în timp ce schistosomiasis lake victoria de raze X care folosesc spectrometre prin dispersie după lungime de undă, gândesc despre liniile spectrului de raze X şi limitele de absorbţie ale lungimilor de undă ale acestora în angstromi, cei care folosesc spectrometre prin dispersie după energie se gândesc la energiile acestora în termeni de kilo-electroni volţi.

În termeni de energie se poate spune că dacă Mo Kα Ex 17,4 keV trebuie excitată, radiaţia de excitaţie trebuie să fie mult mai energetică decât energia critică de absorbţie sau potenţialul de excitaţie al Mo K VMoK 20,0 [1] keV.

Potenţialele de excitaţie pentru liniile K, L şi M sunt date în Anexa 2[1]. Capitolul 2 — Analiza calitativă şi semicantitativă 12 2. Generalităţi Multe probleme analitice necesită doar analize calitative sau semicantitative, nu neapărat cantitative, analiza probei însemnând detecţia sau identificarea elementelor prezente, sau estimarea, mai degrabă decât determinarea, concentraţiilor acestora.

Cu ajutorul analizei de tip cantitativ prin spectrometrie cu raze X, se obţin concentraţiile elementelor analizate într-un interval îngust de precizie, ca urmare a măsurătorilor precise şi a datelor atent corectate ce se referă la intensităţi, precum şi de la datele de calibrare obţinute de la standarde similare, ca şi concentraţie elementală şi compoziţie a matricei, cu probele de analizat.

Printr- o analiză semicantitativă prin spectrometrie cu raze X, mai degrabă decât precizie ca obiectiv principal, se obţin concentraţiile elementelor de analizat, ca urmare a măsurării rapide şi facile a intensităţilor elementelor din probă, precum şi de la standarde aferente, aplicabile unei mari varietăţi de tipuri de probă.

Dacă probele şi standardele au un grad mare de similaritate, analizele de tip semicantitativ pot da un grad înalt de acurateţe, dar cu cât ele sunt determinarea metalelor grele prin absorbtie atomica diferite, cu atât scade determinarea metalelor grele prin absorbtie atomica măsurătorilor. Spectrometria cu raze X de emisie secundară este foarte potrivită pentru analizele de tip calitativ şi semicantitativ. Este convenientă, rapidă, nedistructivă şi aplicabilă constituenţilor majori, minori şi urmelor de elemente din orice probă care poate fi plasată în instrument.

Când este făcută cu instrumente comerciale, este aplicabilă elementelor determinarea metalelor grele prin absorbtie atomica număr atomic mic, magneziu, sodiu sau fluor, cu toate că sesibilitatea acestora scade începând cu elementele aflate sub fosfor. Identificarea elementelor este facilitată în mare măsură de: 1. Intensităţile sunt uşor de măsurat, cu o precizie rezonabilă, fie pe diagramele înregistrate, fie afişate direct.

Concentraţii elementale semicantitative suficient de precise pentru diferite scopuri, sunt uşor de obţinut din aceste intensităţi şi de cele mai multe ori aceste concentraţii sunt extrem de precise.

O scanare 2θ ar trebui să fie înregistrată pentru fiecare nou tip de probă ce va fi analizată. În acest scop este utilă reprezentarea grafică a poziţiilor limitelor de absorbţie, 13 pentru toate elementele constitutive prezente, majore şi minore, la cel puţin limitele lui K şi LIII ale acestora. Examinarea scanărilor 2θ, în special cu limitele de absorbţie indicate, permite predicţia interferenţelor liniilor spectrale, suprapunerilor de determinarea metalelor grele prin absorbtie atomica înalt şi efectelor de îmbunătăţire a absorbţiei la care ne putem aştepta în timpul analizei propriu zise.

Înregistrarea spectrului O analiză spectrometrică de tip calitativ constă în înregistrarea spectrului de raze X al probei, identificarea peak-urilor şi clasificarea fiecărui element identificat, pe baza intensităţii determinarea metalelor grele prin absorbtie atomica său, ca fiind un constituent major, minor sau urmă de element.

Spectrul este înregistrat după cum urmează: proba determinarea metalelor grele prin absorbtie atomica amplasată în spectrometrul de raze X figura 2acolo este iradiată de fasciculul primar şi emite raze X secundare ale căror lungimi de undă corespund liniilor spectrale ale elementelor constituente.

Figura 2 Schema unui spectrometru prin dispersie după lungime de undă, cu emisie secundară de raze X fluorescenţă. A — proba; B — sertar; C — compartiment; D — colimator; E — cristal; F — colimator; G — braţ mecanic; H — incintă vidată; I, J — aperturi fante Fasciculul secundar este colimat şi supus unei scanări 2θ sau θ după cum urmează: cristalul analizor şi braţul detector se mişcă împreună în jurul unui ax comun, cu o viteză relativă într- un raport de Astfel cristalul şi normala la fereastra detectorului, vor prezenta întotdeauna unghiul θ, respectiv 2θ, în direcţia fascicului secundar iar detectorul se va afla întotdeauna 14 într-o poziţie în care va primi orice fasciul difractat de cristal.

Pe măsură ce cristalul se roteşte, va prezenta fascicolului secundar o succesiune continuă de unghiuri θ şi conform legii lui Bragg, va difracta una câte una, fiecare lungime de undă din fascicol, către detector. Ieşirea detectorului este amplificată şi transmisă unui măsurător a cărui ieşire va separa fiecare linie înregistrată.

Unitatea de înregistrare este sincronizată cu unitatea de măsurare iar rezultatul este afişarea unei diagrame ca cea prezentată în figura 1[1]. Această diagramă este un grafic al intensităţii în funcţie de 2θ şi el reprezintă de fapt un spectru al lungimilor de undă al razelor X. Pregătirea spectrometrului pentru înregistrare Dintre numeroasele condiţii ce se impun aparatului, astfel încât înregistrarea unui spectru să poată fi determinarea metalelor grele prin absorbtie atomica în considerare, următoarele sunt cele mai importante: - pentru măsurare: ţinta tubului de raze X, potenţialul kV şi curentul mAcolimatoarele, cristalele, calea optică medie, detectorul şi viteza de scanare a goniometrului.

În cazul în care suntem interesaţi de unul sau doar de câteva elemente, instrumentul va fi pregătit pentru înregistrarea optimă a acestora. Dacă proba este practic necunoscută şi se cere informaţia maximă pentru ea, următoarele consideraţii generale pot fi un ghid pentru alegerea condiţiilor, în cazul instrumentelor comerciale standard: Tubul de raze X ar trebui să funcţioneze la potenţial maxim, pentru a asigura excitarea spectrelor elementelor ce au un potenţial ridicat de excitaţie.

Deasemenea ar trebui să funcţioneze la un curent maxim, pentru a asigura o determinarea metalelor grele prin absorbtie atomica maximă a determinarea metalelor grele prin absorbtie atomica elementelor minore şi oligoelementelor.