Espectroscopia e Espectrometria Atómicas - …OES e ICP-AES– Espectroscopia de Emissão Amostra...

18
Espectroscopia e Espectrometria Atómicas 3 Amostragem Tendências heterogeneidade corrosão AAS, OES, ICP-AES e ICP-MS Objectivos análise da heterogeinade análise do corpo Deve evitar-se zonas corroídas ou degradadas, nomeadamente a superfície Limpeza da superfície ou corte da peça Amostras < 50 mg, por vezes 1 mg é suficiente

Transcript of Espectroscopia e Espectrometria Atómicas - …OES e ICP-AES– Espectroscopia de Emissão Amostra...

Page 1: Espectroscopia e Espectrometria Atómicas - …OES e ICP-AES– Espectroscopia de Emissão Amostra atomizada e excitada termicamente A fracção de átomos excitados e o nº de estados

Esp

ectr

osc

op

iae

Esp

ectr

om

etri

aA

tóm

icas

3

Am

ost

rage

mTe

nd

ênci

ash

eter

oge

nei

dad

e

corr

osã

o

AA

S, O

ES, I

CP

-AES

e IC

P-M

S

Ob

ject

ivo

san

ális

e d

a h

eter

oge

inad

e

anál

ise

do

co

rpo

Dev

e ev

itar

-se

zon

as c

orr

oíd

as o

u d

egra

dad

as,

no

mea

dam

ente

a s

up

erfí

cie

Lim

pez

a d

a su

per

fíci

e o

u c

ort

e d

a p

eça

Am

ost

ras

< 5

0 m

g, p

or

veze

s 1

mg

é su

fici

ente

Page 2: Espectroscopia e Espectrometria Atómicas - …OES e ICP-AES– Espectroscopia de Emissão Amostra atomizada e excitada termicamente A fracção de átomos excitados e o nº de estados

Pre

par

ação

das

am

ost

ras

Dis

solv

idas

em

áci

do

nít

rico

(H

NO

3)

Áci

do

clo

ríd

rico

(H

Cl)

Alg

un

s m

etai

s

Oss

os

Ferr

o e

liga

s d

e fe

rro

Co

bre

e li

gas

de

cob

re(i

ncl

uin

do

Cu

-As,

Cu

-Sn

e C

u-S

n)

Áci

do

clo

ríd

rico

(H

Cl)

Oss

os

Tin

tas

Áci

do

flu

orí

dri

co (

HF)

Min

erai

s

Cer

âmic

as

Vid

ros

25

a 5

0%

v/v

HN

O3

e H

Cl

Liga

s ri

cas

em S

n, l

igas

de

Pb

, Au

e A

g

Page 3: Espectroscopia e Espectrometria Atómicas - …OES e ICP-AES– Espectroscopia de Emissão Amostra atomizada e excitada termicamente A fracção de átomos excitados e o nº de estados

Am

ost

ras

des

con

hec

idas

An

ális

e s

emiq

uan

tita

tiva

pré

via

Áci

do

sem

am

ost

ra e

co

m p

adrõ

esp

ara

com

par

ação

e s

ub

trac

ção

An

ális

e d

as a

mo

stra

s

Ato

miz

ação

vola

tiliz

ação

de

líqu

ido

s o

u g

ases

abla

ção

de

amo

stra

s só

lidas

abla

ção

de

amo

stra

s só

lidas

Técnica

Sensibilidade

Resolução

AA

S -

cham

a1

–1

0 x

10

-61

–5

%

AA

S –

forn

o d

e gr

afit

e1

–1

0 x

10

-91

–5

%

OES

/AES

10

0 x

10

-67

–1

0 %

ICP

-AES

0,5

–1

00

x 1

0-9

3 –

5 %

ICP

-MS

50

–1

00

0 x

10

-12

0,1

–1

,0%

LA-I

CP

-MS

1 –

10

0 x

10

-65

–1

0 %

Page 4: Espectroscopia e Espectrometria Atómicas - …OES e ICP-AES– Espectroscopia de Emissão Amostra atomizada e excitada termicamente A fracção de átomos excitados e o nº de estados

AA

S –

Esp

ectr

osc

op

ia d

e A

bso

rção

Teo

ria

A =

ab

CA

-ab

sorb

ânci

a

a –

abso

rpti

vid

ade

/ lg

-1cm

-1

Lei d

e B

eer

Dim

inu

ição

da

po

tên

cia

da

luz,

aop

assa

rp

or

um

aso

luçã

o,

ép

rop

orc

ion

alao

mer

od

eát

om

os

no

cam

inh

od

ofe

ixe

de

luz,

par

aca

da

com

pri

men

tod

eo

nd

a

A =

ab

Ca

–ab

sorp

tivi

dad

e /

lg-1

cm-1

(dif

eren

te d

e el

emen

to p

ara

elem

ento

)

b –

cam

inh

o ó

pti

co /

cm

C –

con

cen

traç

ão m

ola

rA

= lo

g (P

bra

nco

/Pam

ost

ra)

P –

po

tên

cia

da

rad

iaçã

o

Tran

siçõ

es e

lect

rón

icas

Esta

do

fu

nd

amen

tal →

esta

do

exc

itad

o

Lin

ha

mai

s in

ten

sa

Page 5: Espectroscopia e Espectrometria Atómicas - …OES e ICP-AES– Espectroscopia de Emissão Amostra atomizada e excitada termicamente A fracção de átomos excitados e o nº de estados

Inst

rum

enta

ção

de

Esp

ectr

osc

op

ia d

e A

bso

rção

Ató

mic

a

Fon

te d

e lu

ztu

bo

de

des

carg

a co

mcá

tod

o o

coR

od

a ro

tati

vaQ

uei

mad

or

Mo

no

cro

mad

or

Co

mb

ust

ível

Pri

sma

Det

ecto

rfo

tom

ult

iplic

ado

r

Am

plif

icad

or

Am

ost

raDre

nag

em

Oxi

dan

te

Co

mb

ust

ível

Dad

os

Page 6: Espectroscopia e Espectrometria Atómicas - …OES e ICP-AES– Espectroscopia de Emissão Amostra atomizada e excitada termicamente A fracção de átomos excitados e o nº de estados

Tip

icam

ente

men

os

de

1 %

da

amo

stra

é a

tom

izad

a

A t

emp

erat

ura

da

cham

a d

epen

de

da

esco

lha

do

co

mb

ust

ível

e d

o o

xid

ante

Gás

de

carv

ão e

ar

18

00

ºC

Gás

nat

ura

l e a

r1

70

0 º

C

Ace

tile

no

e a

r 2

20

0 º

C

Ace

tile

no

e ó

xid

o n

itro

so3

00

0 º

C

Exci

taçã

o p

or

cham

a

Ace

tile

no

e ó

xid

o n

itro

so3

00

0 º

C

Forn

o d

e gr

afit

e aq

uec

ido

ele

ctri

cam

ente

Alg

un

s m

ililit

ros

de

solu

ção

co

m a

mo

stra

dep

osi

tad

os

nu

ma

fita

de

tân

talo

,ci

lind

ro d

e gr

afit

e o

u c

adin

ho

de

graf

ite

A s

olu

ção

é e

vap

ora

da

po

r ir

rad

iaçã

o c

om

iv o

u u

ma

corr

ente

elé

ctri

ca

A t

emp

erat

ura

é a

um

enta

da

rap

idam

ente

e c

on

tro

lad

amen

te a

té 2

00

0 a

30

00

ºC

Form

a-se

um

a n

uve

m d

e va

po

r at

óm

ico

qu

e é

leva

da

po

r u

ma

corr

ente

de

Ar

Page 7: Espectroscopia e Espectrometria Atómicas - …OES e ICP-AES– Espectroscopia de Emissão Amostra atomizada e excitada termicamente A fracção de átomos excitados e o nº de estados

Fon

tes

de

rad

iaçã

o

Tub

o d

e d

esca

rga

com

cát

od

o o

co e

at

mo

sfer

a d

e N

e o

u A

r a

bai

xa p

ress

ãose

lad

o c

om

jan

ela

de

qu

artz

o

Esp

ectr

o d

a ra

dia

ção

em

itid

a d

epen

de

do

mat

eria

l do

cát

od

o

Dif

eren

ça d

e p

ote

nci

al (

cerc

a d

e 3

00

V)

aplic

ada

Gás

de

Ar

ou

Ne

ion

izad

o

Iões

Ar+

ou

Ne+

acel

erad

os

par

a o

cát

od

oIõ

es A

r+o

u N

e+ac

eler

ado

s p

ara

o c

áto

do

Ch

oq

ue

com

o c

áto

do

e ‘s

pu

tter

ing

’ de

áto

mo

s d

o m

etal

Áto

mo

s d

e m

etal

exc

itad

os

dec

aem

par

a o

est

ado

fu

nd

amen

tal

Emit

em r

adia

ção

car

acte

ríst

ica

Ap

enas

um

met

al p

od

e se

r an

alis

ado

po

r ca

da

lâm

pad

a

dis

po

nív

eis

65

lâm

pad

asp

ara

dif

eren

tes

elem

ento

s,ex

clu

ind

oC

,N,O

,S,C

s,Lu

,O

s,Th

,U,e

lem

ento

sra

dia

ctiv

os,

gase

sn

ob

res

ou

hal

ogé

neo

s

Page 8: Espectroscopia e Espectrometria Atómicas - …OES e ICP-AES– Espectroscopia de Emissão Amostra atomizada e excitada termicamente A fracção de átomos excitados e o nº de estados

Lâm

pad

as d

e d

esca

rga

sem

elé

ctro

do

s

Peq

uen

a q

uan

tid

ade

de

met

al p

uro

e u

m g

ás in

erte

a b

aixa

pre

ssão

nu

m t

ub

o d

e q

uar

tzo

e u

m e

lem

ento

de

rad

io f

req

uên

cia

par

a io

niz

aro

gás

iner

te

Dis

po

nív

eis

par

a 1

7 d

os

elem

ento

s m

ais

volá

teis

Mai

s in

ten

sas

e m

ais

sen

síve

is q

ue

as d

e cá

tod

o o

co

Alg

un

s p

rob

lem

as

Alg

un

s (p

ou

cos)

ele

men

tos

têm

lin

has

de

abso

rção

mu

ito

pró

xim

asA

lgu

ns

(po

uco

s) e

lem

ento

s tê

m li

nh

as d

e ab

sorç

ão m

uit

o p

róxi

mas

(Ni a

23

1,0

96

nm

e S

b a

23

1,1

47

nm

)

Ti, A

l e V

não

po

dem

ser

an

alis

ado

s p

orq

ue

oxi

dam

na

cham

a

Tem

qu

e se

usa

r u

ma

cham

a o

mai

s q

uen

te p

oss

ível

,co

mo

ace

tile

no

co

m N

2O

Solu

ções

co

m c

on

cen

traç

ões

igu

ais

e vi

sco

sid

ades

dif

eren

tes

não

co

mp

aráv

eis

Efei

tos

de

mat

riz

Alg

un

s el

emen

tos

po

dem

ser

dis

soci

ado

s em

áto

mo

s, e

xcit

ado

s e

des

apar

ecid

os

ante

s d

e o

utr

os

elem

ento

s se

rem

ato

miz

ado

s

Esp

écie

s m

ole

cula

res

na

solu

ção

e n

ão d

isso

ciad

os

Page 9: Espectroscopia e Espectrometria Atómicas - …OES e ICP-AES– Espectroscopia de Emissão Amostra atomizada e excitada termicamente A fracção de átomos excitados e o nº de estados

OES

e IC

P-A

ES–

Esp

ectr

osc

op

ia d

e Em

issã

o

Am

ost

ra a

tom

izad

a e

exci

tad

a te

rmic

amen

te

A f

racç

ão d

e át

om

os

exci

tad

os

e o

de

esta

do

s ex

cita

do

s q

ue

po

dem

ser

p

op

ula

do

s, d

epen

de

da

tem

per

atu

rap

op

ula

do

s, d

epen

de

da

tem

per

atu

ra

Co

m p

adrõ

es m

istu

rad

os

com

a a

mo

stra

, a c

alib

raçã

o é

mel

ho

r

Pod

e an

alis

ar-s

e si

mu

ltan

eam

ente

vár

ios

elem

ento

s

Page 10: Espectroscopia e Espectrometria Atómicas - …OES e ICP-AES– Espectroscopia de Emissão Amostra atomizada e excitada termicamente A fracção de átomos excitados e o nº de estados

Inst

rum

enta

ção

de

Esp

ectr

osc

op

ia d

e Em

issã

o

Qu

eim

ado

r

Mo

no

cro

mad

or

Co

mb

ust

ível

Foto

pla

cao

uD

etec

tor

Am

ost

raDre

nag

em

Oxi

dan

te

Co

mb

ust

ível

Page 11: Espectroscopia e Espectrometria Atómicas - …OES e ICP-AES– Espectroscopia de Emissão Amostra atomizada e excitada termicamente A fracção de átomos excitados e o nº de estados

Fon

tes

de

ato

miz

ação

e e

xcit

ação

cham

a

forn

o

arco

s el

éctr

ico

s

pla

smas

(ga

ses

ion

izad

os

mu

ito

qu

ente

s)

faís

ca

Lase

r (a

mo

stra

em

vaz

io)

Ch

ama

Hid

rogé

nio

+ a

r2

00

0 º

C

Hid

rogé

nio

+ o

xigé

nio

26

50

ºC

Ace

tile

no

+ o

xigé

nio

32

00

ºC

C2N

2+

oxi

gén

io4

80

0 º

C

Page 12: Espectroscopia e Espectrometria Atómicas - …OES e ICP-AES– Espectroscopia de Emissão Amostra atomizada e excitada termicamente A fracção de átomos excitados e o nº de estados

Lase

rsru

bi

(cri

stai

s d

e A

l 2O

3d

op

ado

s co

m C

r 2O

3)

λ=

69

4 n

m

Arc

o e

léct

rico

Até

50

00

ºC

Pla

smas

80

00

ºC

Faís

ca1

00

00

ºC

(iõ

es)

(iõ

es)

(iõ

es)

Nd

:YA

G(N

d3

+ em

Y3A

l 5O

12)

λ=

10

64

nm

λ=

26

6 n

m

AES

Pod

e m

edir

até

40

ele

men

tos

Pod

e m

edir

até

70

ele

men

tos,

se

o d

etec

tor

for

Ad

equ

ado

par

a te

rras

rar

as (

lan

tan

ídeo

s)IC

P-A

ES

Page 13: Espectroscopia e Espectrometria Atómicas - …OES e ICP-AES– Espectroscopia de Emissão Amostra atomizada e excitada termicamente A fracção de átomos excitados e o nº de estados

Toch

a d

e p

lasm

a

Mo

no

cro

mad

or

D

etec

tor

foto

mu

ltip

licad

or

Dad

os

Sist

ema

de

foca

gem

Inst

rum

enta

ção

de

Esp

ectr

osc

op

ia d

e Em

issã

o A

tóm

ica

Toch

a d

e p

lasm

a

Dre

nag

em

Ar

Pla

sma

de

Ar

Am

ost

ra

Enro

lam

ento

ind

uti

vod

e rá

dio

fre

qu

ênci

a

Page 14: Espectroscopia e Espectrometria Atómicas - …OES e ICP-AES– Espectroscopia de Emissão Amostra atomizada e excitada termicamente A fracção de átomos excitados e o nº de estados

ICP

-MS

e LA

-IC

P-M

S –

Esp

ectr

osc

op

ia d

e M

assa

A a

mo

stra

é s

epar

ada

de

aco

rdo

co

m a

mas

sa, d

epo

is d

e at

om

izad

a e

ion

izad

a.

‘Esp

ectr

o’ d

e m

assa

Esp

ectr

óm

etro

de

mas

sa q

uad

rup

ola

r, q

ue

med

e o

mo

vim

ento

de

iões

car

rega

do

s n

um

cam

po

ele

ctro

mag

nét

ico

Page 15: Espectroscopia e Espectrometria Atómicas - …OES e ICP-AES– Espectroscopia de Emissão Amostra atomizada e excitada termicamente A fracção de átomos excitados e o nº de estados

Toch

a d

e p

lasm

a

Qu

adru

po

loD

etec

tor

Cas

cata

de

elec

trõ

es

Pla

sma

de

Ar

Sist

ema

de

foca

gem

Inst

rum

enta

ção

de

Esp

ectr

om

etri

a IC

P-Q

uad

rup

ola

r

Enro

lam

ento

ind

uti

vod

e rá

dio

fre

qu

ênci

a

Dre

nag

em

Am

ost

ra

Dad

os

Ar

Bo

mb

as d

e vá

cuo

Page 16: Espectroscopia e Espectrometria Atómicas - …OES e ICP-AES– Espectroscopia de Emissão Amostra atomizada e excitada termicamente A fracção de átomos excitados e o nº de estados

Oq

uad

rup

olo

usa

do

isp

ares

de

bar

ras

met

álic

asca

rreg

adas

op

ost

amen

te,

cad

au

mso

bre

po

nd

ou

msi

nal

de

corr

ente

alte

rnad

aa

freq

nci

ará

dio

,a

um

ate

nsã

oco

ntí

nu

a

Os

iões

sofr

emu

md

eslo

cam

ento

emes

pir

al,d

em

od

oq

ue

apen

asu

ma

det

erm

inad

am

assa

cheg

aao

det

ecto

r

Perm

ite

dis

tin

guir

isó

top

os

de

um

ele

men

to

Co

bre

isó

top

os

de

tod

os

os

elem

ento

sd

ata

bel

ap

erió

dic

a,ex

cep

toH

,He,

C,N

,O,F

,Ne

eA

r

Não

é p

oss

ível

sep

arar

isó

top

os

dif

eren

tes

com

igu

al m

assa

Page 17: Espectroscopia e Espectrometria Atómicas - …OES e ICP-AES– Espectroscopia de Emissão Amostra atomizada e excitada termicamente A fracção de átomos excitados e o nº de estados

Elem

ento

sm

ais

leve

s(m

assa

ató

mic

a<

4,5

)sã

od

etec

tad

os,

mas

com

rigo

rm

eno

rq

ue

os

de

mas

sam

aio

r

Inst

abili

dad

e d

o q

uad

rup

olo

Elem

ento

sco

mm

assa

sat

óm

icas

entr

e1

1,5

e2

3,5

estã

osu

jeit

os

ain

terf

erên

cia

de

gase

sat

mo

sfér

ico

s(C

,Oe

N)

eN

en

ogá

sd

etr

ansp

ort

e

S,C

le

Sin

ãop

od

emse

rm

edid

os

pe

lain

terf

erên

cia

de

iões

S,C

le

Sin

ãop

od

emse

rm

edid

os

pe

lain

terf

erên

cia

de

iões

atm

osf

éric

os

de

O2

eN

2

Ap

esar

de

40A

rn

op

lasm

aco

inci

dir

com

ois

óto

po

40C

am

ais

abu

nd

ante

,po

de

med

ir-s

e4

4C

a

40A

r16O

fo

rmad

o p

ela

oxi

daç

ão d

o g

ás t

ran

spo

rtad

or

inte

rfer

e co

m 5

6Fe

40A

r35C

l, fo

rmad

o q

uan

do

HC

l é u

sad

o n

a d

isso

luçã

o e

iões

de

clo

ro

em e

xces

so p

erm

anec

em n

a so

luçã

o, i

nte

rfer

e co

m 7

5A

s

Page 18: Espectroscopia e Espectrometria Atómicas - …OES e ICP-AES– Espectroscopia de Emissão Amostra atomizada e excitada termicamente A fracção de átomos excitados e o nº de estados

ICP

-MS

tem

um

a ga

ma

de

calib

raçã

o li

nea

r m

eno

r q

ue

ICP

-AES

Não

sep

od

ean

alis

arsi

mu

ltan

eam

ente

,n

am

esm

aam

ost

ra,

ele

men

tos

mai

ori

tári

os,

emm

eno

rq

uan

tid

ade

ou

traç

os,

po

rqu

eap

en

asu

mn

ível

mai

ori

tári

os,

emm

eno

rq

uan

tid

ade

ou

traç

os,

po

rqu

eap

en

asu

mn

ível

de

con

cen

traç

ãoes

tán

aga

ma

de

det

ecçã

o

An

ális

e a

vári

as c

on

cen

traç

ões