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1 Calibración libre aplicada a la determinación de metales en muestras de la XXXIII campaña antártica mediante técnica láser Isla Livingston – La Antártida. 2020 © Grupo Química y Medio AmbienteUNIZAR Patricia Rivas Rubio Director: Jesús Manuel Anzano Lacarte Facultad de Ciencias, Febrero, 2021 Trabajo Fin de Grado 2 AGRADECIMIENTOS Al Servicio General de Apoyo a la Investigación-SAI, y en particular a Cristina del Servicio de Microscopía Electrónica de Materiales de la Universidad de Zaragoza por el trato, la paciencia y el trabajo realizado en el tratamiento FESEM de las muestras. A la Universidad de Zaragoza por darme la oportunidad de llegar hasta aquí, en particular al grupo Química y Medio Ambiente que me han acogido estos últimos meses. A Jesús por tutorizarme, aconsejarme, darme independencia a la par que cariño y enseñarme de lo que soy capaz de conseguir. A Roberto, a Andrés, a César, a Abrahan y en especial a Dani, por dedicarme vuestro tiempo para resolver todas mis dudas e inquietudes. A todos mis amigos, pero en especial a los que he conocido en la universidad con los que he compartido lloros y risas durante estos años de la Universidad, sin vosotros no habría llegado hasta aquí, soy muy afortunada. Por último, a mi familia, a mi madre y a mi hermano por apoyarme tantísimo estos años. Esto va por ti papá. 3 Este trabajo ha sido financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación, Proyecto CTM2017-82929R, el Fondo Social Europeo - Gobierno de Aragón, grupo Química y Medio Ambiente (E49_20R) y la Universidad de Zaragoza. 4 Acrónimos ASV Anodic stripping voltammetry, (voltametría de redisolución anódica). CCD Coupled Charge Deviced, (dispositivo de transferencia de carga). CF Free Calibration, (Calibración Libre). ICP Inductively Coupled Plasma, (plasma de acoplamiento inductivo). iCCD Intensified Coupled Charge Deviced, (dispositivo de transferencia de carga). LASER Light Amplification by Simulated Emission of Radiation, (amplificación de la luz mediante emisión estimulada de radiación). LIBS Laser‐ Induced breakdown spectroscopy, (espectroscopía de descomposición inducida por láser). Nd:YAG Neodymium-dopped ytrium aluminium garnet. (granate de itrio y aluminio dopado con impurezas de neodimio). ICP-MS Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry, (espectrometría de masas con plasma de acoplamiento inductivo). ICP-OES Inductively Coupled Plasma Optical Emisión Spectrometry, (espectroscopía de emisión óptica con plasma de acoplamiento inductivo). EAA-ET/llama Atomic Absorption Spectroscopy-Electrothermal atomization/flame, (Espectroscopía de absorción atómica con atomización electrotérmica/ llama). DES Deep Eutectic Solvents, (disolventes eutécticos profundos). LPME Liquid‐phase microextraction, (micro extracción en fase líquida). XRF X-Ray Fluorescence, (fluorescencia de rayos X). SNR Signal-noise ratio, (relación señal-ruido). LTE Local Termal Equilibrium, (equilibrio local termodinámico). TFG Trabajo fin de Grado. EII Ionización de impacto electrónico, (Electronic impact ionization). MPI Ionización multifotónica, (multiphoton ionization). NIST National Institute of Standards and Technology, (Instituto nacional de estándares y tecnología). S/R Señal-ruido. SNR Signal-to-noise ratio. FESEM Microscopía Electrónica de Barrido con Emisión de Campo. (Field Emission Scanning Electron Microscopy). LOQ Límite de Cuantificación. (Limit of quantification). LOD Límite de Detección. (Limit of detection). 5 Resumen La espectrometría de descomposición inducida por láser (LIBS) es una técnica capaz de realizar un análisis multielemental de una manera rápida, sencilla y sin necesidad de tratamiento de muestra. Esta técnica cuenta con un amplio campo de aplicaciones, destacando el análisis medioambiental. En el presente trabajo se ha realizado una búsqueda bibliográfica de la técnica, se ha estudiado su fundamento y manejado la instrumentación analítica para tal fin. Además, se ha utilizado en la determinación de metales en filtros de material particulado antárticos. Como novedad se ha desarrollado una metodología que la convierte en un método analítico de respuesta rápida ya que no es necesario utilizar patrones de calibración, la calibración libre (CL). LIBS-CL es una técnica muy prometedora, a juzgar por los resultados del presente TFG, abriendo las puertas para innovar y utilizar otras estrategias que aumenten la sensibilidad de la técnica. Las muestras de filtros antárticos fueron observadas en el microscopio de barrido electrónico obteniendo unas fotografías en las que se detecta la presencia de metales y, en algún filtro, posible material biológico. Abstract Laser-induced decomposition spectrometry (LIBS) is a technique capable of performing multielemental analysis quickly, easily and without the need for sample treatment. This technique has a wide field of applications, highlighting the environmental analysis. In the present work, a bibliographic search of the technique has been carried out, its foundation has been studied and the analytical instrumentation used for this purpose. It has also been used in the determination of metals in Antarctic particulate filters. As a novelty, a methodology has been developed that makes it a quick response analytical method since it is not necessary to use calibration standards, free calibration (CL). LIBS-CL is a very promising technique, judging by the results of this TFG, opening the doors to innovate and use other strategies that increase the sensitivity of the technique. The Antarctic filter samples were observed in the scanning electron microscope, obtaining photographs in which the presence of metals was detected and, in some filters, possible biological material. 6 Tablas Tabla 1. Experimentos para optimizar los parámetros ............................................................................................... 21 Tabla 2. Resultados de la optimización de la energía mediante Matlab: Señal de Ca a 422 nm .............................. 25 Tabla 3 Resultados de la optimización de la ganancia mediante Matlab: Señal de Ca a 422 nm ............................ 26 Tabla 4 Resultados de la optimización del tiempo de retraso (o delay) mediante Matlab: Señal Ca a 422 nm ..... 28 Tabla 5. Identificación de señales espectrales mediante CF-LIBS ................................................................................ 30 Tabla 6. Integración de señales espectroscópicas ........................................................................................................ 31 Tabla 7. Estudio de la densidad electrónica .................................................................................................................. 32 Tabla 8. Estudio de la temperatura del plasma ............................................................................................................ 32 Tabla 9. Resultados obtenidos en la determinación de metales mediante CL-LIBS .................................................. 32 Tabla 10. Parámetros instrumentales optimizados ...................................................................................................... 34 Tabla 11. Composición media y RSD en % ................................................................................................................... 34 Tabla 12. Estudios realizados por el grupo Química y Medio Ambiente mediante LIBS ............................................ 40 Tabla 13. Señales utilizadas para CF-LIBS muestra 1 .................................................................................................... 41 Tabla 14. Señales utilizadas para CF-LIBS muestra 2 .................................................................................................... 42 Tabla 15. Señales utilizadas para CF-LIBS muestra 3 .................................................................................................... 43 Tabla 16. Composición M1, M2, M3 .............................................................................................................................. 43 Tabla 17. Datos NIST triplete O a 777 nm ..................................................................................................................... 45 Tabla 18. Resultado FESEM de sal en la Muestra 4 en % ............................................................................................ 49 Tabla 19. Resultado FESEM Muestra 3 en % ................................................................................................................. 49 Tabla 20. Resultado FESEM Muestra 2 en % ................................................................................................................ 50 Tabla 21. Resultado FESEM Muestra 1 en % ................................................................................................................. 51 Figuras Figura 1. Formación y evolución del plasma .................. ...........................................................................................12 Figura 2. Mapa de la Antártida ..................................................................................................................................... 19 Figura 3. Captador DHA 80 ........................................................................................................................................... 19 Figura 4. Instrumentación utilizada en este TFG ......................................................................................................... 19 Figura 5. Identificación doblete de Na a 589 nm ........................................................................................................ 21 Figura 6. Integración pico del Ca a 422 nm ................................................................................................................. 21 Figura 7. Ejemplo de deconvolución ............................................................................................................................ 23 Figura 8. Cálculo densidad electrónica ........................................................................................................................ 23 7 Figura 9. Representación Saha-Boltzmann en una muestra de filtro de aire ............................................................ 24 Figura 10. Composición de la muestra ........................................................................................................................ 24 Figura 11. Optimización de Energía del láser de Nd-YAG ........................................................................................... 25 Figura 12. Optimización de Ganancia del láser de Nd-YAG ........................................................................................ 26 Figura 13. Optimización de Tiempo de retraso (o delay) ........................................................................................... 27 Figura 14. Optimización de Tiempo de retraso (o delay) picos Al a 308.2 ns y 309.2 ns .......................................... 28 Figura 15. LOQ/LOD en un espectro ............................................................................................................................ 29 Figura 16 Análisis cualitativo Muestra 4_1 .................................................................................................................. 29 Figura 17 Análisis cuantitativo Muestra 4_1 ............................................................................................................... 31 Figura 18. Imagen obtenida por FESEM en un filtro de teflón ................................................................................... 33 Figura 19. Imagen obtenida por FESEM en la Muestra 4 ........................................................................................... 34 Figura 20. Muestra 1 con las señales para el análisis cuantitativo marcadas ........................................................... 41 Figura 21. Muestra 2 con las señales para el análisis cuantitativo marcadas ............................................................ 42 Figura 22. Muestra 3 con las señales para el análisis cuantitativo marcadas .......................................................... .43 Figura 23. Template ...................................................................................................................................................... 44 Figura 24. Primer paso Deconvolución ........................................................................................................................ 46 Figura 25. Segundo paso Deconvolución ..................................................................................................................... 46 Figura 26. Tercer paso Deconvolución ........................................................................................................................ 47 Figura 27. Equipo FESEM del Servicio de Microscopía de la Universidad de Zaragoza ............................................. 48 Figura 28. Porta muestras FESEM ................................................................................................................................ 49 Figura 29. Muestra 4 x38 aumentos ............................................................................................................................ 49 Figura 30. Muestra 4 x1000 aumentos ........................................................................................................................ 49 Figura 31. Muestra 3 x38 aumentos ............................................................................................................................ 50 Figura 32. Muestra 3 x500 aumentos .......................................................................................................................... 50 Figura 33. Muestra 2 x38 aumentos ............................................................................................................................ 50 Figura 34. Muestra 2 x500 aumentos .......................................................................................................................... 50 Figura 35. Muestra 1 x38 aumentos ............................................................................................................................ 51 Figura 36. Muestra 1 x500 aumentos .......................................................................................................................... 51 8 Anexos Anexo 1. Metodología de trabajo del programa LIBS++ para calibración libre .......................................................... 39 Anexo 2. Estudios realizados por el Grupo Química y Medio Ambiente de la Universidad de Zaragoza .................. 40 Anexo 3. Resultados obtenidos para Muestra 1, 2 y 3 ................................................................................................. 41 Anexo 4. Ampliación espectro análisis cualitativo Muestra 4 ..................................................................................... 44 Anexo 5. Integración de señales ................................................................................................................................... 45 Anexo 6. Instrumentación FESEM ................................................................................................................................. 48 Anexo 7. Resultados en muestras de filtros de aire mediante FESEM ....................................................................... 49 Anexo 8. Gráficas S/R de los parámetros instrumentales optimizados ...................................................................... 52 Anexo 9. Patente del método LIBS-CL .......................................................................................................................... 53 Anexo 10. Normas específicas en el laboratorio láser ................................................................................................. 54 9 Índice 1. Introducción................. ...................................................................................................... 10 1.1. Espectroscopía de descomposición inducida por láser............................................. 11 1.1.1. Fundamentos del LIBS................................................................................ .... ...11 1.1.2. Características de la técnica.................................................................... ... .......13 1.1.3. Instrumentación................................................................................... ..............13 1.1.4. Análisis Espectroscópico..................................................................... .. .............14 1.1.5. Aplicaciones..................................................................................... .... ...............17 1.2. Objetivos.............................................................................................. .... ....................18 2. Experimental.................................................................................................... .... .................18 2.1 Muestra estudiada.............................................................................. .... ......................18 2.2 Instrumentación................................................................................ .. .........................19 2.3 Procedimiento............................................................................. ..... ............................20 2.3.1 Tratamiento de muestra ...................................................................................20 2.3.2 Optimización de los parámetros instrumentales .............................................20 2.3.3 Caracterización de filtros de aire utilizando CF-LIBS. . ......................................21 3. Resultados y discusión........................................................ ......... ........................................25 3.1. Optimización de parámetros instrumentales............ ...... ..........................................25 3.1.1 Energía..................................................................... ............................................25 3.1.2 Ganancia........................................................... ..... ..............................................26 3.1.3 Tiempo de retraso (o delay) ........................... ... ................................................27 3.2. Caracterización de filtros de aire mediante CF-LIBS. ... ..............................................29 3.2.1. Análisis Cualitativo.......................................... ... ................................................29 3.2.2. Análisis Cuantitativo.................................... ..... .................................................30 3.3. Estudio realizado mediante FESEM................... ...... ...................................................33 4. Conclusiones................................................... ................. .................................................... 34 5. Referencias........................................................... ......... .......................................................36 6. Anexos................................................................. ......... .........................................................39 Trabajo de Fin de Grado. Patricia Rivas Rubio 16 Las líneas espectrales son ópticamente finas y no están afectadas por la auto-absorción. De Giacomo45 presentó una serie de reglas para la correcta selección de líneas espectrales: El plasma se encuentra en LTE durante el tiempo de medida. El criterio McWhirter es necesario para considerar que el plasma se encuentra en LTE. McWhirter dice que existe un valor critico por el cual los procesos de colisión son 10 veces superiores a los radiactivos y debe cumplirse: Ne≥ 1.6 x 1012 √T(ΔE)3cm-3 Ecuación 1 Además, se debe satisfacer la distribución de Boltzmann y la temperatura de excitación e ionización debe coincidir. En estas condiciones podemos definir la intensidad de la línea de emisión,I 𝐼𝑖𝑗 = 𝐴𝑖𝑗𝑔𝑖𝐹𝐶𝑆 𝑈𝑆(𝑇)𝑒−𝐸𝑗 𝑘𝑇 Ecuación 2 Dónde, Aij y gi son la probabilidad de transición y el peso estadístico del nivel superior respectivamente, F es un parámetro experimental que depende de la eficiencia óptica del sistema y de las condiciones de la medida, así como de la densidad total y el volumen del plasma, US(T) es la función de partición de la especie emisora S a la temperatura T, CS es la concentración de la especie emisora en el plasma, Ei es la energía de excitación y k es la constante de Boltzmann. Los parámetros espectroscópicos de Aij, gi, Ej pueden ser tomados de la base de datos de NIST, y F, Cs y T se pueden determinar experimentalmente. Para el cálculo de la temperatura se combinó las ecuaciones de Saha -Eggert y la de Boltzmann llegando a la siguiente relación26 ln(𝐼𝑖𝑗 𝐴𝑖𝑗𝑔𝑖)= − 𝐸𝑖+ 𝛼𝐸𝑖𝑜𝑛 𝑘𝑇 + 𝛼ln ( 2 𝑛𝑒 (2𝜋𝑚𝑒𝑇)3 2 ℎ3)+ ln ( 𝐹𝑁 𝑈𝑆(𝑇)) Ecuación 3 Dónde α es igual a 0 para neutros y 1 para iones, me es la masa del electrón, h es la constante de Planck, Eion es la energía de ionización del elemento, ne es la densidad electrónica Para el cálculo de la densidad electrónica se pueden emplear tres métodos diferentes: Ensanchamiento de líneas por efecto Stark, Desplazamiento por el efecto Stark, Mediante la ecuación Saha-Boltzmann17 En este trabajo se ha trabajado con el primer método. El ensanchamiento es consecuencia de los choques que se producen en el seno del plasma, produciendo así un ensanchamiento de la línea de emisión y un desplazamiento de la misma. Para el cálculo hay que elegir una línea del espectro que no esté interferida, que tenga una buena relación señal/ruido y que no esté auto-absorbida, la línea que se escogió para el estudio fue la línea de emisión del Hidrógeno a 656.3 nm. - Descartar señales que involucren estado fundamental - Evitar transiciones de elemento mayoritarios cuyos niveles de energía sean inferiores a 6000 cm-1 - No incluir transiciones con coeficientes de emisión espontánea menores de 2·10-6 s-1 - Descartar señales con intensidades relativas muy elevadas Trabajo de Fin de Grado. Patricia Rivas Rubio 17 Para el átomo de H, la densidad electrónica se calcula mediante la siguiente expresión: 𝑁𝑒= 𝛥𝜆𝐹𝑊𝐻𝐴 2𝑊 × 1016(𝑐𝑚−3) Ecuación 4 Dónde, 𝛥𝜆𝐹𝑊𝐻𝐴 es la anchura mínima a mitad del pico y W es un parámetro de impacto electrónico, el cual depende suavemente de la temperatura y esta tabulado por Griem18(2005) 1.1.5 Aplicaciones LIBS se considera una técnica espectroscópica reciente, no obstante, en los últimos años el número de publicaciones y de estudios de aplicaciones de la técnica han aumentado considerablemente, entre los campos de trabajo destacan: Alimentación. En las últimas décadas LIBS ha ganado una notoria popularidad en este tipo de análisis gracias a su capacidad de caracterizar micronutrientes, constituyentes esenciales y tóxicos presentes en los alimentos. Ninguna otra técnica proporciona unos datos analíticos tan completos en un periodo corto de tiempo y sin un tratamiento sustancial de la muestra28 Industria. La ventaja del LIBS en este campo es la rapidez de la técnica. Dentro de la industria se ha desarrollado sobre todo en la industria de la metalurgia, ya que además el primer experimento analítico mediante LIBS (1962) desarrollo el análisis de una muestra metálica29. Además, en relación con el medio ambiente, en plantas que desechan residuos al exterior, debido a las nuevas normativas de emisiones hay una creciente necesidad de implantar técnicas analíticas capaces de realizar un monitoreo completo y rápido de las emisiones40. Espacio. En este campo de investigación, la técnica LIBS quizá es una de las más robustas, posiblemente la mejor. En los últimos años se han retomado con fuerza las misiones espaciales donde se necesitan técnicas que permitan realizar de una manera significativa el mayor número de determinaciones por misión y que dicha técnica tenga resultados analíticos aceptables. Al tratarse de una técnica rápida permite la realización de muchas determinaciones, además de la posibilidad de la técnica del análisis remoto facilita las misiones espaciales. Cabe destacar la capacidad del diseño industrial de estar en ambientes atmosféricos severos, que además se ha descubierto que las condiciones ambientales en planetas como Marte y Venus son las idóneas para el análisis mediante técnica LIBS.20,30,31 Suelos. La dificultad del análisis de los suelos radica en la complejidad de estos, contienen muchos componentes como minerales, materia orgánica, organismos vivos, fósiles, aire, agua… LIBS además de todas las ventajas y la capacidad de monitoreo en línea facilita su análisis y es una solución rápida, sencilla y de bajo costo.32 Geología. En los últimos años se ha desarrollado ``Geochemical fingerprinting´´, está basado en la idea de que la composición química del mineral refleja los procesos geológicos asociados con su formación. LIBS con su posibilidad de analizar en tiempo real resulta atractiva para este tipo de estudios, además de la rapidez y la no necesidad de preparar la muestra. Dentro de este campo incluye los estudios Arqueológicos, que se trata normalmente de muestras muy delicadas donde LIBS ofrece una solución no destructiva para su análisis.33,34 Forense. LIBS ofrece una técnica versátil y de bajo coste que realiza con éxito los análisis forenses, entre los que se incluye: drogas, explosivos, huellas, tinta y papel, cristal, residuos de Trabajo de Fin de Grado. Patricia Rivas Rubio 18 disparos, pelos etc.35,36Además al tratarse de una técnica no destructiva permite el análisis de pinturas.42 Biomedicina. Aplicaciones que tienen como objetivo cuantificar o monitorear concentraciones elementales en muestras médicas o biomédicas, además de cirugías guiadas por láser. La rapidez de la técnica ofrece resultados o diagnósticos en un periodo pequeño de tiempo.19,37.38 Medio ambiente. Este campo está en auge en los últimos años, debido al aumento de contaminación y al cambio climático. La técnica LIBS permite el análisis de suelos, de filtros de aire, de materia particulada en el ambiente, de micro plásticos en las aguas etc. De nuevo, sus numerosas ventajas y su capacidad analítica suficiente la hacen idónea para estos estudios.39 En el Anexo 2 se han recogido estudios realizados por el grupo Química y Medio Ambiente de la Universidad de Zaragoza. 1.2 Objetivos - Búsqueda bibliográfica centrada en la técnica LIBS y en la metodología de calibración libre para utilizarla en el análisis cuantitativo. - Aprendizaje sobre el manejo de los equipos y la optimización de parámetros instrumentales: Láser Nd-YAG. Espectrómetro Echelle y detector ICCD. Manejo de las técnicas de seguridad láser. Conocer la obtención de muestras medioambientales. Manejo del software necesario de “calibración libre”. - Utilizar bases de datos como el NIST y los programas MATLAB, EXCEL, ORIGIN PRO-9.0, LIBS++ -Aplicación de la metodología de “calibración libre” en la técnica LIBS para el análisis de material particulado en filtros de aire obtenido en Isla Livingston en la XXXIII campaña antártica. - Conocer el funcionamiento del FESEM del Servicio de microscopía electrónica de UNIZAR. 2. Experimental 2.1 Muestra estudiada Las muestras fueron recogidas en el Monte Reina Sofía, un pico de la Isla Livingston (62°39′46″ S, 60°23′20″ W), durante la XXXIII campaña a la Antártida13. La isla Livingston en la segunda más grande de las Islas Shetland del Sur en la Antártida, entre Snow o Nevada Island al oeste y Greenwich Island al este. A unos 20 km al sur de Livingston se encuentra la Isla Decepción. En la Figura 2 se muestra un mapa de la Antártida con las islas que la conforman. Livingston tiene 73 km de largo por 34 km de ancho, cuyo relieve es muy irregular con costas altas e inaccesibles. Trabajo de Fin de Grado. Patricia Rivas Rubio 19 Fig 2. Mapa Antártida Fig 3. Captador DHA 80. Las muestras de material particulado fueron recogidas mediante un captador DHA 80, tal como se muestra en la Figura 3. Los aerosoles atmosféricos se depositaron sobre filtros de cuarzo (Tissuquartz-2500 QAT-UP) de 150 mm de diámetro. 2.2 Instrumentación En la Figura 4 se presenta el equipo instrumental utilizado en el presente TFG. Fig 4. Instrumentación utilizada en este TFG. Sistema de bombeo. Encargado de suministrar energía al medio activo del láser e iniciar el proceso de inversión de población, es decir, más electrones en el estado excitado que en el fundamental23 En este caso es una lámpara de xenón. Láser. Se trata de un láser de Nd:YAG Q-Switched (Brilliant Quantel Ultra CFR) que emite a una longitud de onda de 1064 nm durante un tiempo de pulso de 8 ns cuya potencia máxima es de 50 mJ por pulso. Es el láser más empleado en análisis LIBS porque brinda una fuente de pulsos laser de alta densidad y potencia enfocada, confiable, compacto y fácil de operar23. En este tipo de láseres el medio activo consta de un cristal amorfo de ytrio y aluminio (YAG) dopado de neodimio (Nd). El láser Trabajo de Fin de Grado. Patricia Rivas Rubio 20 esta encima de lo que se conoce como cámara de muestra permite conseguir una atmosfera idónea y controlada para la realización del estudio18, además de aumentar la seguridad. Espectrómetro Echelle. Andor Echelle ME5000, 195 mm de longitud focal, F/7, I/AI 5000) que emplea una rejilla de difracción para producir la dispersión en un rango de longitud de onda pequeño. Es un sistema compacto que cubre un amplio rango de longitudes de onda (de 200-1000 nm) y tiene alta resolución espectral. Es la más utilizada desde la década de los 90. Se calibra con una lampara de Ar-Hg (Ocean Optics, HG-1, líneas de Hg-Ar comprendidas entre 253-922 nm) Detector iCCD. Es una cámara CCD intensificada (Andor iStar DH734; 1024*1024 píxeles; 13.6 x 13.6 um2 por píxel; 18mm de diámetro de intensificador) acoplada a la Echelle. Presenta una alta velocidad de imágenes con amplificación, haciéndola sensible incluso a bajos niveles de luz y con fuentes de impulsos, ya que este dispositivo elimina casi cualquier fondo continuo no deseado, por ejemplo, proveniente de la luz de la habitación. Software. Andor MCD Softwarenv.4.1.0.0 / Origin Pro-9.0 de Origin Labs / Matlab / Microsoft Excel 2016 / La Base de datos del NIST / LIBS++ de Arwan Technology. 2.3 Procedimiento 2.3.1 Tratamiento de la muestra Se realizó el estudio de 4 muestras diferentes y 2 blancos. De cada muestra se recogieron 10 espectros y cada espectro era el resultado de 10 disparos, obteniendo así un total de 100 disparos por muestra. Se corta un trozo de filtro de cuarzo y se coloca en la placa porta muestras de la cámara de muestra, en la Figura 4 se observa un trozo del filtro de aire colocado en la cámara de muestras para comenzar su estudio. 2.3.2 Optimización de los parámetros instrumentales Una vez que la temperatura del detector es la óptima hay que calibrarlo, para ello empleamos una lámpara de Hg: Ar. Posteriormente se alinea la fibra óptica con el haz del láser. Para ello se emplea un puntero rojo, se conecta el extremo de la fibra que está conectado al espectrómetro Echelle al puntero láser, de este modo se verá sobre la muestra un punto rojo que ha de coincidir con el haz del láser. Los parámetros que se sometieron a optimización fueron el tiempo de delay, la ganancia y la energía del haz laser. Energía. Este parámetro es fundamental en cuanto a cantidad de materia que se ablaciona de la muestra. A mayor energía, mayor muestra es ablacionada y se genera un plasma más energético. Esto significa la obtención de un espectro más energético, pero hay que tener cuidado con la señal de fondo, ya que también aumentará. Ganancia. Este parámetro está referido a la relación entre la amplitud de la señal de salida respecto a la señal de entrada. Esto es que de nuevo a mayor ganancia obtenemos un espectro más intenso, con unas señales más grandes. Tiempo de delay. Este parámetro también se conoce como tiempo de retraso en la lectura, y se define como el tiempo que transcurre desde el disparo del láser hasta que la señal llega al detector. Trabajo de Fin de Grado. Patricia Rivas Rubio 21 Se realiza un primer espectro para ver de manera general que hay en la muestra. Una vez adquirido se planifican los estudios que se van a realizar para optimizar la energía, la ganancia y, por último y el tiempo de retraso (delay). Los experimentos realizados se muestran en la Tabla 1. Tabla 1.- Experimentos para optimizar los parámetros El parámetro coloreado es el que se está estudiando en el experimento. Los resultados obtenidos fueron estudiados gráficamente con el programa Origin Pro-9.0 y numéricamente con el programa Matlab14. 2.3.3 Caracterización de filtros de aire mediante CF-LIBS Para esta parte del estudio se utilizó el software LIBS ++, cuya metodología de trabajo se expone en el Anexo 3. A continuación, se explican los pasos seguidos de manera detallada. Corrección de la longitud de onda de las señales: Al obtener el espectro se producen unas fluctuaciones que provocan que los valores de longitud de onda de las señales no coincidan exactamente con los datos recogidos por NIST. Para corregirlo, hay que escoger una señal que no esté interferida y se identifique muy bien, comparar la longitud de onda obtenida con la teórica y en caso de que no coincidan, desplazar el espectro para que coincidan ambos valores. Durante todo el trabajo se ha empleado la señal del silicio a 288.158 nm para corregir el desplazamiento. Experimento Energía Ganancia Tiempo de Delay Tiempo de Integración I 10 230 750 ns 1000 ns II 9 230 750 ns 1000 ns III 8 230 750 ns 1000 ns IV 7 230 750 ns 1000 ns V 6 230 750 ns 1000 ns VI 8 220 750 ns 1000 ns VII 8 225 750 ns 1000 ns VIII 8 230 750 ns 1000 ns IX 8 235 750 ns 1000 ns X 8 240 750 ns 1000 ns XI 8 245 750 ns 1000 ns XII 8 250 750 ns 1000 ns XIII 8 225 500 ns 1000 ns XIV 8 225 550 ns 1000 ns XV 8 225 600 ns 1000 ns XVI 8 225 650 ns 1000 ns XVII 8 225 700 ns 1000 ns XVIII 8 225 750 ns 1000 ns XIX 8 225 800 ns 1000 ns XX 8 225 850 ns 1000 ns XXI 8 225 900 ns 1000 ns XXII 8 225 950 ns 1000 ns XXIII 8 225 1000 ns 1000 ns Trabajo de Fin de Grado. Patricia Rivas Rubio 22 Identificación de líneas: El objetivo es identificar el mayor número de líneas posibles de la mayor cantidad de especies posibles. Para ello se pincha sobre la línea del espectro que se quiere identificar y el programa nos ofrece una lista con las opciones de elementos y transiciones que puede ser. Una vez identificada una señal, automáticamente aparece en el template, una lista de todas las señales identificadas del espectro. En la Figura 5 se muestra la identificación del doblete de Na a 589 nm. Fig 5. Identificación doblete de Na a 589 nm. Integración de líneas: Es el cálculo de la intensidad del pico. En la figura 6 se muestra un ejemplo de la integración de la señal a 422 nm de Ca. El programa integra las líneas espectrales identificadas y encuadradas en la zona del espectro que este en pantalla. El programa no solo calcula la intensidad, también calcula las anchuras de Gauss y Lorentz, la probabilidad de transición, los pesos estadísticos entre otros. Fig 6. Integración pico del Ca a 422 nm. No todos los picos son iguales y se pueden dar diferentes casos, entre ellos los más generales son: Pico solitario: En este caso el procedimiento a seguir es hacer zoom hasta encuadrar el pico bien en la pantalla. El programa no tiene problemas para realizar la integración de estos picos. Es el caso mostrado en la Figura 6. Trabajo de Fin de Grado. Patricia Rivas Rubio 23 Varios picos separados: El procedimiento es igual que en el caso del pico solitario, con la diferencia que es posible encuadrar los picos juntos en la pantalla, por lo general el programa tampoco tiene problemas para la integración de estos picos. Varios picos interferidos: El procedimiento para obtener separados gráficamente picos que se encuentran juntos se conoce como Deconvolución. Para ello hay que identificar donde se encontrarían los picos de las señales espectroscópicas, encuadrar bien e integrar. En el caso concreto que solo interesa una señal, una vez obtenida la integración de todos los picos, eliminamos del template las señales que no interesan. En la figura 7 se expone un ejemplo de deconvolución de tres señales donde la que interesa es la del Ca. Fig 7. Ejemplo de deconvolución. Cálculo de la densidad electrónica: Para el cálculo de la densidad electrónica el programa emplea la señal del Hidrógeno que se encuentra a 656.28 nm y se calcula automáticamente (ecuación 4) una vez que integra el pico y calcula las anchuras de Gauss y Lorentz. En la figura 8 se observa el cálculo de la densidad electrónica de una muestra. Fig 8. Cálculo densidad electrónica Cálculo de la temperatura del plasma por Saha-Boltzmann: El programa realiza una recta de regresión para cada elemento identificado en la muestra, donde el eje de abscisas es Ei + Ek y el eje de ordenadas es ln (I/gk/Aki). A partir de las pendientes de las rectas se obtiene la temperatura, para el cálculo solo se emplean aquellas que tengan la pendiente lo más cercana a 1 posible y aquellas Trabajo de Fin de Grado. Patricia Rivas Rubio 24 que tengan una pendiente parecida, ya que no es posible obtener diferentes temperaturas de plasma para elementos que se encuentran en un mismo plasma. En la figura 9 se plasma un ejemplo de la representación Saha-Boltzmann. Fig 9. Representación Saha-Boltzmann en una muestra de filtro de aire Cálculo de la composición de la muestra: A partir de los datos obtenidos de temperatura y densidad electrónica, empleando las expresiones explicadas en el apartado 1.1.4 se obtiene la composición relativa de cada elemento en porcentaje en masa. Es importante la palabra relativa porque el resultado obtenido asume que los elementos seleccionados son el 100% de la muestra, es decir, por ejemplo, si una muestra a analizar tiene Pb, pero no marcamos el Pb en nuestro espectro, el resultado en porcentaje obtenido no tiene en cuenta el Pb la muestra. En la Figura 10 se muestra como obtiene el programa la composición. Fig 10. Composición de la muestra. Trabajo de Fin de Grado. Patricia Rivas Rubio 25 3. Resultados y discusión Dado que las muestras son muestras de filtros antárticos donde la presencia metálica es muy baja, y en el presente TFG se emplea una técnica menos sensible, se van a mostrar los resultados de la muestra 4, porque a priori presentaba una mayor coloración fruto del material particulado. No obstante, en el anexo 3 se muestran los resultados obtenidos del resto de filtros analizados. 3.1 Optimización de parámetros instrumentales 3.1.1 Energía Los resultados obtenidos en la optimización de la energía se muestran en la Tabla 2 y en la figura 11, obtenidos como se indica en el apartado 2.3.2. La Figura 11 muestra una ampliación del espectro donde muestra las señales del Si que aparecen a 252 nm, en ella se observa que los valores de energía óptimos serían aquellos donde se obtienen intensidades mayores, es decir los valores de energía 8 y 10. En cambio, para concluir un resultado es conveniente analizar los valores de señalruido de los picos. En la Tabla 2 están recogidos los resultados numéricos obtenidos. Por lo tanto, se concluye que la energía óptima para el estudio es la 8, ya que se obtienen intensidades parecidas pero una mejor señal-ruido. Fig 11. Optimización de Energía del láser Nd: YAG Tabla 2.- Resultados de la optimización de la energía mediante Matlab: Señal de Ca a 422nm. Energía Intensidad normalizada S/R 6 5425,1 10,8 7 8893,1 10,6 8 14939,8 12,0 9 13689,0 7,9 10 15655,0 7,1 En el Anexo 8 se muestran las gráficas S/R obtenidas para cada valor de la energía. Trabajo de Fin de Grado. Patricia Rivas Rubio 32 Cálculo de la densidad electrónica. En la Tabla 7 se muestran los resultados obtenidos del cálculo de la densidad electrónica siguiendo el procedimiento explicado en el apartado 2.3.3. Tabla 7.- Estudio de la Densidad Electrónica Muestra 4_1 4_2 4_3 4_4 4_5 4_6 4_7 4_8 4_9 4_10 Densidad electrónica (x 1017) 0.93 1.17 1.27 1.29 1.15 1.04 1.27 1.39 1.19 1.17 Como se puede observar todos los resultados obtenidos cumplen el criterio McWhitter expuesto en la ecuación 1. Por lo tanto, se puede concluir que el plasma se encontraba en LTE en el momento de las medidas. Cálculo de la temperatura Saha-Boltzmann: Para el cálculo de la temperatura mediante la representación de Saha-Boltzmann es conveniente emplear rectas con el mayor número de puntos posibles, como se ha indicado previamente, esta ha sido la razón por la cual se han tomado señales espectroscópicas que implicaban al estado fundamental del elemento, por ejemplo, el Ca. Para el estudio del presente TFG se determinó la temperatura únicamente con la recta de regresión del Calcio. En la Tabla 8 se muestran los resultados obtenidos para cada una de las réplicas de la muestra 4. Tabla 8.- Estudio de la Temperatura del Plasma Muestra 4_1 4_2 4_3 4_4 4_5 4_6 4_7 4_8 4_9 4_10 Temp. 0.9151 0.9276 0.9622 1.0213 0.9135 0.9224 1.0594 0.9516 0.905 0.9415 Cálculo de la composición de la muestra: Los resultados de la composición de la muestra calculados en porcentaje se recogen en la Tabla 9. Tabla 9.- Resultados obtenidos en la determinación de metales mediante CF-LIBS Muestra 4_1 4_2 4_3 4_4 4_5 4_6 4_7 4_8 4_9 4_10 Media RSD O 89.21 87.89 84.9 69.75 90.04 88.37 61.78 86.79 92.7 87.36 83.78 0.11 Si 6.62 8.05 10.13 22.62 6.82 7.86 29.6 7.75 5.09 9.14 11.36 0.70 Na 3.09 1.99 2.38 4.26 1.66 2.3 6.37 3.6 1.08 2.38 2.91 0.52 Al 0.47 1 1.21 2.18 0.41 0.45 1.01 0.74 0.17 0.44 0.81 0.72 Ca 0.31 0.23 0.28 0.32 0.15 0.21 0.23 0.28 0.18 0.18 0.24 0.25 Mg 0.67 0.42 0.36 0.2 0.5 0.44 0.2 0.33 0.63 0.23 0.40 0.42 K 0.23 0.18 0.25 0.41 0.2 0.21 0.6 0.27 0.08 0.19 0.26 0.55 Fe 0.4 0.23 0.49 0.26 0.23 0.15 0.21 0.23 0.06 0.08 0.23 0.56 Trabajo de Fin de Grado. Patricia Rivas Rubio 33 3.3 Comparación con resultados obtenidos por FESEM Las muestras se analizaron también mediante Microscopía Electrónica de Barrido con Emisión de Campo (FESEM) en el Servicio General de Apoyo a la Investigación (SAI) de la Universidad de Zaragoza. En el Anexo 6 se indican las características de la instrumentación utilizada. En la Figura 18 se muestra la imagen obtenida del blanco y en la Figura 19 se muestra la imagen obtenida del filtro que contiene la muestra 4. Ambas imágenes están obtenidas con los mismos aumentos. Como se puede apreciar, las diferencias entre ambas son claras. En el blanco solo se observan los filamentos de sílice que conforman el filtro, en cambio en la muestra además de observarse los filamentos, se observan partículas adheridas a ellos. Hay dos maneras de obtener imágenes, mediante señales de electrones secundarios (para conocer la morfología de la muestra) y mediante señales de electrones retrodispersados (para conocer la composición de la muestra). Las imágenes de las Figuras 18 y 19 están obtenidas mediante señales de retrodispersados, en ellas se observan diferentes tonalidades de grises, donde elementos pesados con una alta carga electrónica se observan brillantes y elementos ligeros con una baja carga electrónica se observan más oscuros. En cuanto a los resultados obtenidos, en el blanco se encontró únicamente Si y O perteneciente a la matriz del filtro. Y en los resultados obtenidos para la Muestra se encontraron restos de sal (NaCl) probablemente provenientes del agua salada que rodea la Isla. También se encontraron restos metálicos de Al, Fe, Mg, K, Ca, Mn obteniendo un mayor porcentaje de Al, por lo tanto, los resultados concuerdan con los obtenidos por CF-LIBS. En un menor porcentaje se encontró Ni y Pb, metales que pudieron ser identificados, pero no cuantificados por CF-LIBS. La importancia de estos metales es que se trata de metales altamente contaminantes y encontrarlos en una zona tan remota es un claro indicio que la contaminación ha llegado a la Antártida. Por último, en un bajo porcentaje también se determinó S en la muestra, esto es interesante ya que se trata de un elemento que no se puede identificar mediante LIBS. Esto es debido a que la energía de ionización del átomo de azufre es bastante alta, lo que dificulta que los láseres convencionales puedan obtener una señal de emisión. Además, el azufre contiene muy pocas líneas de emisión adecuadas para la detección y cuantificación, donde las más intensas requieren vacío27. El resto de las imágenes obtenidas mediante FESEM se recogen en el Anexo 7 Fig 18. Imagen obtenida por FESEM en un filtro de teflón Trabajo de Fin de Grado. Patricia Rivas Rubio 34 Fig 19. Imagen obtenida por FESEM Muestra 4. 4. Conclusiones Las conclusiones obtenidas tras la realización del TFG y la obtención de los resultados son las siguientes: 1.- Se ha realizado la búsqueda bibliográfica manejando web of Science y se han realizado varios cursos “on line” del manejo de dicha herramienta. 2.- Se ha realizado el aprendizaje en el manejo del láser Nd-YAG, espectrómetro Echelle y detector ICCD. 3.- Se ha realizado un curso breve de seguridad láser impartido por el grupo QMA. 4.- Se ha realizado el estudio de la metodología de calibración libre con éxito y se han utilizado las bases de datos del NIST para el análisis cualitativo de los elementos. 5.- Los parámetros instrumentales que se han optimizado son: energía, ganancia, tiempo de retraso (o delay), cuyos valores se presentan en la Tabla 10 Tabla 10.- Parámetros instrumentales optimizados Energía Ganancia Tiempo de Delay 8 225 750 6.- Se detectó la presencia de: Si, Al, Na, Ca, Mg, Pb, Ni, Zn, Ti, Mn, K, O y Fe, pero únicamente se pudo cuantificar: Si, Al, Na, Ca, Mg, K, O, Fe. Los resultados que se obtuvieron están recogidos en la Tabla 11 Tabla 11.- Composición media y RSD en % Elemento Media s RSD O 83,78 9,89 0,12 Si 11,37 8,06 0,71 Na 2,911 1,53 0,52 Al 0,81 0,58 0,72 Ca 0,24 0,059 0,25 Mg 0,40 0,17 0,42 K 0,26 0,14 0,55 Fe 0,23 0,13 0,56 Trabajo de Fin de Grado. Patricia Rivas Rubio 35 7.- Mediante FESEM se pudo comprender el porqué de la dificultad de cuantificar, esto es que al tratarse de filtros de aire de la Antártida donde el nivel de materia particulada es bajo la cantidad de metales pesados es baja. No obstante, se llegó a la conclusión que la existencia de Pb, Ni, Zn es un triste indicio de que la contaminación está llegando a las zonas más remotas de planeta. 8.- La técnica estudiada CF-LIBS es más que válida para realizar este tipo de estudios de una manera rápida y simple. Trabajo Futuro - Utilizar argon para mejorar la sensibilidad de la técnica. - Realizar un estudio de otro tipo de muestras Antárticas: suelos, heces de animales, aguas y nieve para realizar un estudio global medioambiental en la Antártida. - Utilizar la técnica ICP para completar el estudio analítico de las muestras. Trabajo de Fin de Grado. Patricia Rivas Rubio 36 5. Referencias 1. J.Pey. Caracterización Físico-Química de los aerosoles atmosféricos en el mediterráneo occidental. Tesis doctoral, Universidad Politécnica de Cataluña, 2007. 2. J. Anzano & Jirge Cáceres. Caracterización de aerosoles atmosféricos en la Antártida. Ministerio de Ciencia e Innovación. 2017. Ref. CTM2017-82929-R 3. J.O Cáceres; D.Sanz-Mangas; S. Manzoor; L.V. Pérez-Arribas; J.Anzano. Quantification of particulate matter, tracking the origin and relationship between elements for the environmental monitoring of the Antarctic region. Science of the Total Environment 2019, 664, 125-132. 4. C.Marina-Montes; L.V. 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Estudios realizados por el Grupo Química y Medio Ambiente de la Universidad de Zaragoza Tabla 12: Estudios realizados por el grupo Química y Medio Ambiente mediante LIBS Productos Especies Metodología Resultados Acero Mn, Si Función cuadrática multivarialbe DSR < 10% Aleación Al-Si Al, Si, Ti, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Sn, Pb CL sin y con corrección de SA Error relativo sin: 0.6-6.7 % Error relativo con: 0.02.2% Metales preciosos Au, Ag, Pt, Pd, Rh Curvas de calibrado LD: 0.2 mg/g Error relativo ≤ 5% Vidrios Si, O, Ba, K, Na, Pb, Ti, Zn, Ca, Sr, Zr CL teniendo en cuenta SA DSR < 15% Comparables a XPS y EDX, incluso mejores Cenizas industriales Fe2O3, SiO2, CaO, MgO, MnO2, Al2O3 PLS Clasificación Pastillas para farmacia C, C2, H, N, O Correlación lineal en base a ratios Clasificación Plásticos CN, C, H, N, O, Na Distintos métodos de correlación Clasificación Filtros de material particulado Metales CL Identificación Trabajo de Fin de Grado. Patricia Rivas Rubio 41 Anexo 3. Resultados obtenidos para Muestras 1, 2 y 3. A continuación se muestran los resultados obtenidos para las muestras 1, 2 y 3, del mismo modo que con la muestra 4 se realizaron 10 réplicas de cada una, pero se realizó la media cada 3 réplicas, de este modo la muestra X_A contiene las réplicas 1,2 y 3, la muestra X_B contiene las réplicas 4, 5 y 6 y la muestra X_C contiene las réplicas 7, 8, 9 y 10, siendo X = 1, 2 y 3. Anexo 3.1 Muestra 1 En la figura 20 se muestra un ejemplo del espectro obtenido para la muestra 1 y en la Tabla 11 las señales identificadas en él. Fig 20: Muestra 1 con las señales para el análisis cuantitativo marcadas. Tabla 13 Señales utilizadas para CF-LIBS muestra 1 Elemento Ion Señales (nm) Si I 251,4 251,6 251,9 252,4 Fe II 259,9 275,55 Mg I 383,2 383,8 516,7 517,2 518,3 II 2798 Al I 308,2 309,2 Ca I 646,2 422,6 II 315,8 317,9 370,6 373,69 Na I 588,9 589,5 K I 766,4 769,8 O I 777,1 777,4 777,5 Trabajo de Fin de Grado. Patricia Rivas Rubio 48 Anexo 6. Instrumentación FESEM A continuación, aparecen las características concretas del FESEM dónde se realizó el estudio, facilitadas por SAI y en la figura 27 el FESEM.  Cañón de emisión de electrones por emisión de campo de punta caliente  Permite observaciones de hasta 0.8nm de resolución espacial  Voltajes de aceleración entre 0.02 y 30 kV  Detectores de electrones secundarios y retrodispersados en la cámara y en la columna  Detector EDS para Análisis de la Energía de los Rayos X dispersados INCA 350 de Oxford Instruments con resolución en energía de 127 eV a 5.9 KeV  Detector EBSD (Electron Back Scatter Diffraction) para el registro y análisis de diagramas de Difracción de electrones retrodispersados y mapas de orientación cristalográfica  Detector STEM  Detector de cátodo luminiscencia SIGMA de Zeiss  Modo "Ojo de pez", que permite tener una imagen en el interior de la cámara  Sistema de control de vacío "Modo silencio" que desconecta la rotatoria periódicamente con el propósito de ahorrar energía y reducir ruido en el laboratorio  Sistema de compensación de carga por inyección de nitrógeno. Este sistema permite la observación de muestras aislantes sin recubrir utilizando detectores de electrones de alto vacío  Sistema de limpieza por plasma (“plasma cleaner”) y por inyección de oxígeno  Entorno informático de Oxford, AZTec  Software ESPRIT DynamicS para simulación de patrones EBSD de alta resolución En la figura 28 aparecen las muestras que fueron estudiadas sobre el porta muestras antes de entrar a la zona de análisis del FESEM Fig 28. Porta muestras FESEM Fig 27. FESEM dónde se realizó el estudio Trabajo de Fin de Grado. Patricia Rivas Rubio 49 Anexo 7: Resultados en muestras de filtros de aire mediante FESEM Anexo 7. 1 Muestra 4 En la figura 29 se observa la muestra 4 x38 aumentos, esto permite observar una imagen general de lo que se puede encontrar en la muestra, y facilita la elección de la zona que se quiere ampliar para analizar. Las manchas blancas que se observan son NaCl como se ha mencionado anteriormente, las muestras están recogidas en una isla, por lo tanto, es normal encontrar sal marina entre los aerosoles del aire. En la figura 30 se observa la ampliación x1000 aumentos de dos partículas de sal, se aprecia entre las dos partículas de sal encontradas algo que no es sal o que es diferente, ya que tiene otra tonalidad de grises, se trata fundamentalmente de Aluminio y Potasio, con un bajo porcentaje de Hierro. En la tabla 18 están recogidos los resultados obtenidos. Tabla 18 Resultado FESEM de sal en la Muestra 4 (en %) Espectro O Na Al Si Cl K Fe 1,62 39,81 0,98 57,59 0,79 40,2 1,05 57,96 39,71 0,51 10,69 34,43 13,88 0,79 Anexo 7. 2 Muestra 3 En la figura 32 observamos la muestra 3 x500 aumentos. En la Tabla 19 están recogidos los resultados obtenidos. Tabla 19 Resultado FESEM Muestra 3 (en %) Espectro O Na Mg Al Si P S Cl 1 6,45 37,15 3,06 53,33 2 52,79 0,37 0,4 2,2 0,76 0,25 4 48,65 1,54 3,16 1,88 32,23 4,02 0,91 K Ca Ti Mn Fe Ni Zn Pb 1 0 0 0 2 42,04 0,66 0,41 0,12 0 4 1,2 1,54 0,35 0,43 3,64 0 0,17 0,47 Fig 29: Muestra 4 x38 aumentos. Fig 30: Muestra 4 x1000 aumentos. Trabajo de Fin de Grado. Patricia Rivas Rubio 50 Fig 31: Muestra 3 x38 aumentos. Fig 32: Muestra 3 x500 aumentos. Anexo 7. 3 Muestra 2 En la figura 34 observamos la muestra 7 a x500 aumentos y en la Tabla 20 están recogidos los resultados de los análisis Tabla 20 Resultados FESEM muestra 2 (en %) Espectro O Na Mg Al Si S Cl K 32,1 3,22 62,61 37,13 57,35 0,39 0,79 2,84 27,22 0,55 0,39 0,53 Espectro Ca Ti Cr Mn Fe Ni Zn Pb 0,75 0,63 62,76 0,33 0 0,22 0,14 0 0,12 0,54 7,49 1,85 0,03 0 0,02 Fig 33: Muestra 2 x38 aumentos. Fig 34: Muestra 2 x500 aumentos. Trabajo de Fin de Grado. Patricia Rivas Rubio 51 Anexo 7. 4 Muestra 1 En la figura 36 se observa la muestra 1 a x500 aumentos y en la Tabla 21 están reogidos los resultados del análisis. Fig 35: Muestra 3 x38 aumentos. Fig 36: Muestra 3 x500 aumentos. Tabla 21 Resultados FESEM muestra 1 (en %) Espectro O Al Si S Cl K Ca 44,99 1,47 21,49 21,36 0,86 1,42 8,4 39,51 17,36 43,13 Como se puede observar, tanto en la muestra 2 como en la muestra 1 en x38 aumentos es difícil localizar una zona donde se pueda encontrar muestra, y en las imágenes obtenidas x500 aumentos aparecen muy pocas partículas de muestra. Esto corrobora lo mencionado en el apartado 3 sobre la dificultad de cuantificar en estas muestras. Trabajo de Fin de Grado. Patricia Rivas Rubio 52 Anexo 8. Gráficas S/R de los parámetros instrumentales optimizados. Anexo 8.1 Energía Anexo 8.2 Ganancia Anexo 8.3 Tiempo de retraso (o delay) Trabajo de Fin de Grado. Patricia Rivas Rubio 53 Anexo 9. Patente método CB-LIBS Trabajo de Fin de Grado. Patricia Rivas Rubio 54 Anexo 10. Normas específicas y hoja de compromiso en el laboratorio láser.