Análisis multielemental secuencial de aleaciones mediante plasma de argón generado por acoplamiento inductivo de radiofrecuencia - Farías de Funes, Silvia (1996)
En el presente trabajo se describe la caracterización espectroscópica y analítica de un espectrómetro óptico constituido por el acoplamiento de una fuente de plasma inductivo de argón (IPC) y un monocromador programable de alta resolución, aplicable a la determinación secuencial de Mg, Mn, Cr, Mo en aleaciones de aluminio y de base Cu-Ni. Después de una discusión general sobre las características fundamentales del dispositivo instrumental empleado, se consideran aspectos básicos relacionados con al medición experimental del poder de resolución práctico del monocromador programable, controlado por computadora. Utilizando fuentes de líneas atómicas angostas (lámparas de cátodo hueco), se determinó la variación del ancho de banda espectral en función del ancho de ranura para diferentes regiones de longitud de onda, lo que permitió establecer la capacidad del sistema para la resolución de espectros complejos. Utilizando un modelo simple de convolución cuadrática, se evaluó un término que representa la contribución de efectos de aberración óptica. Pudo demostrarse que es posible obtener valores de resolución del orden de 5 pm utilizando ranuras angostas de altura reducida. La caracterización espectroscópica de la fuente se basó en la medición de parámetros fundamentales de la descarga en condiciones de operación analítica, utilizando como variable la potencia incidente. Se midieron temperaturas de excitación rotacionales, utilizando el espectro de bandas de OH, yde excitación atómicas, empleando en este caso Fe(I) (representativo de un analito) y Ar(I) (componente del gas soporte). También se evaluó el estado de ionización del sistema mediante la medición de concentraciones electrónicas a partir del ensanchamiento Stark de las líneas Hδ y Hγ. Los resultados obtenidos se discuten en el contexto de modelos existentes que describen la descarga de plasma inductivo, y confirman el apartamiento del estado de equilibrio termodinámico local. La optimización de las condiciones de operación involucró en primer lugar una selección de líneas apropiadas, para lo que se compararon barridos espectrales obtenidos experimentalmente con espectros simulados generados por una base comercial. Se llevó a cabo a continuación un esudio paramétrico en el que se investigó la influencia de las diferentes variables (potencia incidente, flujo de gas soporte, presión del nebulizador, corrección por fondo, modalidad de adquisición de datos, tiempo de integración) que determinan la respuesta del sistema, evaluada a partir de la señal corregida, la relación línea/fondo o la relación señal/ruido. También se aplicó para el caso particular del Mn un método de optimización de variable múltiples (Simplex). Una vez establecidas las condiciones de operación que permiten la determinación secuencial de los cuatro analitos estudiados, se determinaron, con propósitos comparativos, los límites de detección para varios elementos adicionales. Los valores obtenidos se encuentran en el ámbito de 1 a 80 μg/L. El sistema instrumental estudiado se aplicó a la determinación de Mn y Mg en aleaciones de aluminio y de Mn, Cr y Mo en superaleaciones base Cu-Ni. Se emplearon en esta etapa tres niveles de validación: soluciones sintéticas de composición conocida que simulaba la composición de la matriz, aplicaión de métodos analíticos alternativos y análisis de materiales de referencia cartificados, en los casos en que se dispusiera de éstos. La correlación observada entre los valores de referencia y los obtenidos demuestra la excelente capacidad de la espectrometría de emisión atómica con plasma inductivo para la determinación de macrocomponentes , componentes menores y trazas en muestras complejas generadas por el desarrollo de nuevos materiales.