Análise elementar sub-ppb de amostras líquidas pelos métodos PIXE e TXRF

• Main Author: Viviane Silva Poli Tanaka
• Other Authors: Manfredo Harri Tabacniks
• Language: Portuguese
• Published: Universidade de São Paulo 2006
• Subjects: Aceleração de partículas; Física nuclear; Acceleration of particles; nuclear physics
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-12062015-163509/

O principal objetivo desse trabalho foi investigar a possibilidade da detecção sub-ppb (10-9 g/g) de elementos químicos presentes em amostras líquidas, analisadas por meio da espectrometria de raios-X, seja por STXRF (Synchrotron Total reflection X-ray Fluorescence), ou PIXE (Particle Induced X-ray Emission). Na ausência de padrões certificados, foram preparados em laboratório padrões líquidos multielementares com concentrações variando de 1 a 20 ppm, posteriormente micropipetados sobre substrato de Lucite, constituindo assim amostras adequadas para análises STXRF. Visando controlar a manipulação volumétrica, foi utilizado como padrão interno ítrio, em função do qual foi determinada a curva de sensibilidade relativa para o método. Após pré-concentração das amostras, estas foram micropipetadas sobre substratos de Lucite, Mylar e Kimfoil e as análises foram realizadas no Laboratório Nacional de Luz Síncontron LNLS, em Campinas, SP e no Laboratório de Análise de Materiais por feixes Iônicos LAMFI, no IFUSP. Os limites de detecção para ambos os métodos foram determinados e comparados. Como esperado, a STXRF apresenta limites de detecção uma ordem de grandeza inferior ao PIXE para elementos com 20<Z<40, alcançando, após pré-concentração, um limite inferior de 0,3 ppb para o Zn. A comparação entre medidas elementares absolutas de mesmas amostras pelos métodos STXRF e PIXE indicou substantiva sub avaliação das incertezas analíticas, mas apenas um pequeno desvio sistemático entre resultados de ambos os métodos. Para demonstrar o método, foram analisadas amostras de água do Rio Toledo, afluente do Rio S. Francisco e fonte de água da cidade de Toledo no oeste do estado do Paraná (24°43´S; 53°44´W), trabalho realizado em colaboração com o Núcleo de Biotecnologia e Desenvolvimento de Processos Químicos NBQ da Universidade Estadual do Oeste do Paraná UNIOESTE. Finalmente foi verificada a possibilidade de preparar as amostras micropipetadas para a STXRF sobre substratos de filme fino (Mylar com 2,4 m de espessura e Kimoil com 2 m) ao invés dos tradicionais discos espessos de acrílico, resultando na redução de um fator 3 no limite de detecção. === The main goal of this work was to investigate the feasibility of sub-ppb (10-9 g/g) detection of trace elements in liquid samples analyzed by STXRF (Synchrotron Total reflection X-ray Fluorescence) and by PIXE (Particle Induced X-ray Emission). For STXRF calibration, and due to the absence of certified liquid standards, a set of multielementary liquid standards was prepared in house, with concentrations varying from 1 to 20 ppm in water, and then micro-pipetted on regular 30 mm diameter Lucite discs. Ytrium was used as an internal standard and the relative sensitivity curves were found relative to it. Real water samples for trace element analysis, were first preconcentrated (to a factor of 5) and then micropipetted on Lucite and also on Lylar and Kimfoil thin films. All the STRXF and PIXE analysis were made respectively in the Laboratório Nacional de Luz Síncrotron LNLS , in Campinas, SP, and in the Laboratório de Análise de Materiais por feixes Iônicos LAMFI, USP. As expected, the minimum elementary detection limits for STXRF for elements with 20<Z<40, were one order of magnitude lower than the PIXE ones, reaching, after pre-concentration, 0.3 ppb for Zn. Comparison of STXRF and PIXE data of the same samples, showed some slight differences in absolute concentrations, but an overall and important underestimation of the experimental uncertainties. To exemplify the use of trace-element analysis in liquids, several samples from Toledo River, the main water supply of Toledo City (24°43´S; 53°44´W), were collected and analyzed over one year, in a collaboration with the Núcleo de Biotecnologia e Desenvolvimento de Processos Químicos NBQ from the Universidade Estadual do Oeste do Paraná UNIOESTE. The STXRF analysis of samples pipetted on Mylar and Kimfol, though not dense substrates, showed to be possible, and resulted in a 3 fold reduction of the minimum detection limits for STXRF analysis.