Ανίχνευση pb με τη χρήση φασματοσκοπίας φθορισμού ακτίνων-X
Φόρτωση...
Ημερομηνία
Συγγραφείς
Αγραφιώτη, Κωνσταντίνα-Αθανασία
Τίτλος Εφημερίδας
Περιοδικό ISSN
Τίτλος τόμου
Εκδότης
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Πολυτεχνική Σχολή. Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών
Περίληψη
Τύπος
Είδος δημοσίευσης σε συνέδριο
Είδος περιοδικού
Είδος εκπαιδευτικού υλικού
Όνομα συνεδρίου
Όνομα περιοδικού
Όνομα βιβλίου
Σειρά βιβλίου
Έκδοση βιβλίου
Συμπληρωματικός/δευτερεύων τίτλος
Περιγραφή
Ο μόλυβδος (Pb) είναι ένα τοξικό στοιχείο το οποίο προκαλεί σοβαρά προβλήματα
στον ανθρώπινο οργανισμό. Λόγω των ιδιοτήτων του χρησιμοποιείται σε πολλούς τομείς της
βιομηχανίας, αλλά μέσω των αποβλήτων που δημιουργούνται καταλήγει να μολύνει το
περιβάλλον αλλά και τον ανθρώπινο οργανισμό. Η Ευρωπαϊκή Ένωση έχει εκδώσει την
οδηγία για τον περιορισμό επικίνδυνων ουσιών (Restriction of Hazardous Substances
Directive, RoHS) μέσω της οποίας ο μόλυβδος θα πρέπει να καταλαμβάνει έως και 0.1% της
συνολικής κατά βάρος συγκέντρωσης του υλικό στο οποίο περιλαμβάνεται, ως ένας τρόπος
να περιοριστεί η χρήση του. Η πολύ μικρή συγκέντρωση όμως που πρέπει να καταλαμβάνει
οδηγεί σε δυσκολία ανίχνευσης του μόλυβδου μέσω της μεθόδου φθορισμού ακτίνων-Χ (X ray Fluorescence, XRF). Ιδιαίτερα στην περίπτωση της συνύπαρξης μόλυβδου και
βισμούθιου (Bi) υπάρχει μεγάλη αλληλοεπικάλυψη των χαρακτηριστικών φασματικών
γραμμών, το οποίο καθιστά δύσκολη την ανίχνευση ιχνοστοιχείων μόλυβδου σε μήτρα
βισμουθίου.
Στην παρούσα εργασία γίνεται μελέτη ανίχνευσης και υπολογισμού των ορίων
συγκέντρωσης (Level of Detection, LoD) του μόλυβδου σε υλικά διαφορετικής μήτρας μέσω
της φασματοσκοπίας φθορισμού ακτίνων-Χ. Η μελέτη περιλαμβάνει πειραματικές μετρήσεις
με δύο φασματοσκόπια ενεργειακού διασκεδασμού (Energy Dispersive XRF, ED-XRF).
Επίσης γίνεται μελέτη του συστήματος μόλυβδου-βισμουθίου με τη χρήση κρυσταλλικού
φασματοσκόπιου διασκεδασμού μήκους κύματος (Wavelength Dispersive XRF, WD XRF)σε γεωμετρία Von Hamos μέσω προσομοιώσεων. Στόχος είναι η ανάδειξη της
βέλτιστης διάταξης για την ανίχνευση του μόλυβδου σε μικρές συγκεντρώσεις ανεξάρτητα
με την μήτρα του υλικού στην οποία περιέχεται.
Για τις πειραματικές μετρήσεις χρησιμοποιήθηκαν τα δύο φασματοσκόπια
ενεργειακού διασκεδασμού M1-Mistral και Tracer 5i της Bruker. Το φασματοσκόπιο M1-
Mistral διαθέτει σχισμές ρύθμισης του ίχνους της δέσμης των ακτίνων-Χ για βέλτιστη
χωρική διακριτική ικανότητα, το οποίο επιτρέπει και τη διεξαγωγή πειραμάτων σαρωτικής
φασματοσκοπίας φθορισμού ακτίνων-Χ. Το φασματοσκόπιο Tracer 5i είναι φορητό
φασματοσκόπιο που επιτρέπει την χρήση στο πεδίο και μέσω φίλτρων αποκοπής μέρους της
ακτινοβολίας επιτυγχάνει υψηλή ενεργειακή διακριτική ικανότητα. Με τα δύο αυτά
φασματοσκόπια πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις ανίχνευσης μόλυβδου σε πρότυπα δείγματα
πολυμερικής, υαλώδους, μεταλλικής μήτρας καθώς και μήτρας βισμουθίου κασσίτερου Bi Sn. Η ανάλυση των φασμάτων πραγματοποιήθηκε μέσω του ελεύθερου λογισμικών PyMca.
Τέλος μελετήθηκε η ανίχνευση του μόλυβδου παρουσία βισμουθίου, μέσω
προσομοίωσης πειράματος φθορισμού ακτίνων-Χ με χρήση κρυσταλλικού φασματοσκόπιου
διασκεδασμού μήκους κύματος σε γεωμετρία Von Hamos. Οι προσομοιώσεις
πραγματοποιήθηκαν με την ανάπτυξη κώδικα σε γλώσσα προγραμματισμού Mathematica.
Μέσω των προσομοιώσεων μελετήθηκε η ανίχνευση της μετάβασηςLα του μόλυβδου σε
μήτρα βισμουθίου. Τα συστήματα που μελετήθηκαν προσομοίαζαν δείγματα με διαφορετικές
συγκεντρώσεις Pb-Bi. Ιδιαίτερη σημασία δόθηκε στην βελτιστοποίηση των παραμέτρων του
φασματοσκόπιου Von Hamos.
Lead (Pb) is a toxic element that causes serious problems in the human body. Due to its properties, it is used in many areas of industry, but through the waste that is created, it ends up polluting the environment and the human body. The European Union has issued the Restriction of Hazardous Substances Directive (RoHS) through which lead should occupy up to 0.1% of the total weight concentration of the material in which it is included, to limit its use. However, the very small concentration that it must occupy leads to difficulty in detecting lead through the X-ray fluorescence (X-ray Fluorescence, XRF) method. Especially in the case of the coexistence of lead and bismuth (Bi) there is a large overlap of characteristic spectral lines, which makes it difficult to detect trace elements of lead in a bismuth matrix. In this work, a study is carried out to detect and calculate the concentration limits (Level of Detection, LoD) of lead in materials of different matrices by means of X-ray fluorescence spectroscopy. The study includes experimental measurements with two energy dispersive spectroscopes (Energy Dispersive XRF, ED-XRF). The lead-bismuth system is also studied using a crystal wavelength dispersive XRF (Wavelength Dispersive XRF, WD XRF) in Von Hamos geometry through simulations. The aim is to highlight the optimal arrangement for the detection of lead in small concentrations independently of the matrix of the material in which it is contained. The two Bruker M1-Mistral and Tracer 5i energy scattering spectroscopes were used for the experimental measurements. The M1-Mistral spectroscope has X-ray beam tracking slits for optimal spatial resolution, which also enables scanning X-ray fluorescence spectroscopy experiments. The Tracer 5i spectroscope is a portable spectroscope that allows use in the field and through filters to cut off part of the radiation achieves a high energy resolution. With these two spectroscopes lead detection measurements were performed on standard samples of polymeric, glassy, metal matrix as well as bismuth tin Bi-Sn matrix. Spectra analysis was performed using the free PyMca software. Finally, the detection of lead in the presence of bismuth was studied, through a simulation of an X-ray fluorescence experiment using a crystal wavelength relaxation spectroscope in a Von Hamos geometry. The simulations were carried out by developing code in Mathematica programming language. The detection of the La transition of lead in a bismuth matrix was studied through the simulations. The systems studied simulated samples with different Pb-Bi concentrations. Special attention was given to the optimization of the parameters of the Von Hamos spectroscope.
Lead (Pb) is a toxic element that causes serious problems in the human body. Due to its properties, it is used in many areas of industry, but through the waste that is created, it ends up polluting the environment and the human body. The European Union has issued the Restriction of Hazardous Substances Directive (RoHS) through which lead should occupy up to 0.1% of the total weight concentration of the material in which it is included, to limit its use. However, the very small concentration that it must occupy leads to difficulty in detecting lead through the X-ray fluorescence (X-ray Fluorescence, XRF) method. Especially in the case of the coexistence of lead and bismuth (Bi) there is a large overlap of characteristic spectral lines, which makes it difficult to detect trace elements of lead in a bismuth matrix. In this work, a study is carried out to detect and calculate the concentration limits (Level of Detection, LoD) of lead in materials of different matrices by means of X-ray fluorescence spectroscopy. The study includes experimental measurements with two energy dispersive spectroscopes (Energy Dispersive XRF, ED-XRF). The lead-bismuth system is also studied using a crystal wavelength dispersive XRF (Wavelength Dispersive XRF, WD XRF) in Von Hamos geometry through simulations. The aim is to highlight the optimal arrangement for the detection of lead in small concentrations independently of the matrix of the material in which it is contained. The two Bruker M1-Mistral and Tracer 5i energy scattering spectroscopes were used for the experimental measurements. The M1-Mistral spectroscope has X-ray beam tracking slits for optimal spatial resolution, which also enables scanning X-ray fluorescence spectroscopy experiments. The Tracer 5i spectroscope is a portable spectroscope that allows use in the field and through filters to cut off part of the radiation achieves a high energy resolution. With these two spectroscopes lead detection measurements were performed on standard samples of polymeric, glassy, metal matrix as well as bismuth tin Bi-Sn matrix. Spectra analysis was performed using the free PyMca software. Finally, the detection of lead in the presence of bismuth was studied, through a simulation of an X-ray fluorescence experiment using a crystal wavelength relaxation spectroscope in a Von Hamos geometry. The simulations were carried out by developing code in Mathematica programming language. The detection of the La transition of lead in a bismuth matrix was studied through the simulations. The systems studied simulated samples with different Pb-Bi concentrations. Special attention was given to the optimization of the parameters of the Von Hamos spectroscope.
Περιγραφή
Λέξεις-κλειδιά
Φασματοσκοπία, Φθορισμός ακτίνων-X, Μόλυβδος, Spectroscopy, X-ray fluorescence, Lead
Θεματική κατηγορία
Φασματοσκοπία
Παραπομπή
Σύνδεσμος
Γλώσσα
el
Εκδίδον τμήμα/τομέας
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Πολυτεχνική Σχολή. Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών
Όνομα επιβλέποντος
Αναγνωστόπουλος, Δημοσθένης Λ.
Εξεταστική επιτροπή
Αναγνωστόπουλος, Δημήτριος
Ζαφειρόπουλος, Νικόλαος
Καράντζαλης, Αλέξανδρος
Ζαφειρόπουλος, Νικόλαος
Καράντζαλης, Αλέξανδρος
Γενική Περιγραφή / Σχόλια
Ίδρυμα και Σχολή/Τμήμα του υποβάλλοντος
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Πολυτεχνική Σχολή. Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών
Πίνακας περιεχομένων
Χορηγός
Βιβλιογραφική αναφορά
Βιβλιογραφία: σ. 91-95
Ονόματα συντελεστών
Αριθμός σελίδων
115 σ.
Λεπτομέρειες μαθήματος
item.page.endorsement
item.page.review
item.page.supplemented
item.page.referenced
Άδεια Creative Commons
Άδεια χρήσης της εγγραφής: Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United States