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Document Type: Dissertação
Title: Estudo do método de parâmetros fundamentais em fluorescência de raios X
Authors: Silva, George Kummel Soares Figueiredo Castro
Issue Date: 27-Aug-2012
Advisor: Machado, Rogério
Resumo : A caracterização de materiais, tanto do ponto de vista qualitativo , quanto quantitativo tem sido feito desde os anos 50 por diversos pesquisadores usando a técnica de FRX em associação com os métodos matemáticos para correção dos efeitos de matriz de absorção e intensificação; entre os quais destacou-se o método de parâmetros fundamentais e algoritmos da influência dos coeficientes. Tais métodos são fundamentais na prática para correção dos efeitos de matriz que ocorrem no interior de uma amostra. Ambos os métodos apresentam como base a resolução das equações de Sherman, que relacionam as intensidades dos raios X fluorescentes primário, secundários e terciários etc. com as concentrações de elementos de amostras de composição conhecida. As equações de desenvolvidas por Sherman em 1955 e corrigidas por Fujino e Shiraiwa pelos fatores de 12e14 para as intensidades de fluorescência secundária e terciária, apresentam o inconveniente de não serem inversíveis algebricamente. Tornando assim a análise de amostras de composição desconhecidas inviáveis de serem feitas na prática. Para se resolver este problema, diversos cientistas a partir de 1968 têm desenvolvido algoritmos, que conseguem na prática inverter numericamente a relação entre as concentrações ou frações de massa presentes em uma amostra de composição desconhecida com as intensidades fluorescentes. Estes algoritmos já contém os fatores necessários para a correção dos efeitos de matriz e utilizam métodos iterativos para o cálculo aproximado das concentrações ou frações de massa reais da amostra. Neste trabalho foram analisadas as amostras padrão de monitoramento BRSQ1N, BRSQ2NN, BRSQ3N e BRSTG2 fornecidas pelo fabricante do espectrômetro de raios X, modelo S4PIONNER da Bruker-AXS 2010, usando-se a técnica de FRX em associação com o método de parâmetros fundamentais, para o cálculo das concentrações elementares ou frações de massa dos elementos presentes na amostra. Por meio da compreensão do referido método acima e de procedimentos computacionais implementados pelo programa IILFRX 1.0, descrito no capítulo de materiais e métodos, determinou-se primeiramente as sensibilidades instrumentais (fatores gi) para cada elemento, usando as intensidades medidas experimentalmente. Em seguida fazendo uma aproximação para a concentração inicial, Ci=Ri (onde se desconsiderou os efeitos de matriz), e ainda utilizando-se os fatores gi determinados, calculou-se por meio do programa computacional IILFRX 1.0 já citado, feito em Delphi 7.0, um conjunto de equações não lineares (equações de Sherman), relacionando-se as concentrações de cada um dos diversos elementos presentes na amostra com as intensidades características dos raios X, por processos iterativos. Ao fim dos cálculos comparou-se as diversas faixas de composições aceitáveis para as amostras citadas com as dos padrões das mesmas, obtidas através do espectrômetro de fluorescência de raios X por dispersão de comprimento de onda nas condições experimentais e instrumentais descritas no capítulo 3 (seção de materiais e métodos). Através da análise dos resultados obtidos, verificou-se a precisão e importância do método dos parâmetros fundamentais para a quantização de uma amostra desconhecida qualquer; bem como a influência dos parâmetros fundamentais, instrumentais e condições experimentais no processo de quantificação de amostras.
Abstract: The characterization of materials, both from the standpoint of qualitative and quantitative has been done since the 50's by several researchers using the FRX technique in combination with mathematical methods for correction of matrix effects of absorption and enhancement, among which stood out The method of basic parameters and algorithms influence coefficients. Such methods are crucial in practice for correction of matrix effects occurring within a sample. Both methods have as a base solving equations Sherman, relating the intensities of fluorescent X-rays primary, secondary and tertiary etc. with concentrations of components of samples of known composition. The equations developed by Sherman, 1955, and Fujino and Shiraiwa corrected by the factors 1/2 and 1/4 for the fluorescence intensity of secondary and tertiary, have the drawback of not being invertible algebraically. Thus rendering the analysis of samples of unknown composition being made unfeasible in practice. To solve this problem, several scientists since 1968 have developed algorithms, which in practice can numerically inverting the relationship between mass concentrations or fractions present in a sample of unknown composition with the fluorescent intensities. These algorithms already contains the necessary factors for correction of matrix effects and use iterative methods for calculating approximate concentrations or mass fractions of the actual sample. In this study we analyzed samples SQ1N, SQ2NN, SQ3N and STG2, using the FRX technique in combination with the method of basic parameters for the calculation of the elemental concentrations or weight fractions of the elements present in the sample. In this paper, according to the procedure described in materials and methods section, we determined first the instrumental sensitivity (gi factors) for each element using the intensities measured experimentally. Then making an approximation to the initial concentration, Ci = Ri (where ignored the effects matrix), and also using factors determined gi, was calculated using a computer program made in Delphi 7, a set of nonlinear equations (equations Sherman) correlating the concentrations of each of the various elements present in the sample with the characteristics of the x-ray intensities for iterative processes. At the end of the calculations comparing these various compositions acceptable ranges for the samples mentioned with the same patterns, obtained by Ray Fluorescence spectrometer Dispersion Wavelength instrumental and experimental conditions described in Chapter 3 (section Materials and methods). By analysis of results obtained verified the importance of fundamental parameter method and precision for quantization of any one unknown sample; well as the influence of the basic parameters and experimental conditions instrumental in the quantification of samples.
Keywords: Física
Fluorescência
Raios X
Difração
Parâmetros fundamentais
Subject CNPQ: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher / Institution : Universidade Federal de Sergipe
Institution: UFS
Program Affiliation: Pós-Graduação em Física
Citation: SILVA, George Kummel Soares Figueiredo Castro. Estudo do método de parâmetros fundamentais em fluorescência de raios X. 2012. 93 f. Dissertação (Pós-Graduação em Física) - Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, SE, 2012.
Rights: Acesso Aberto
URI: https://ri.ufs.br/handle/riufs/5379
Appears in Collections:Mestrado em Física

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