Física Aplicada
Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/20.500.12404/761
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Item Descripción física del plasma de un sistema de espectroscopía LIBS y su aplicación a la detección de cadmio y plomo en muestras de suelo(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2025-01-22) Lay Mesones, Enrique Javier; Sánchez Alcántara, Eder RubénEl presente trabajo de tesis describe el plasma generado en la técnica de espectroscopía inducida por láser (LIBS) y su aplicación a la detección de cadmio y plomo en muestras de suelos. Se aborda la interacción láser-muestra, la formación del plasma, la emisión de radiación y la ablación del material y el modelo de equilibrio termodinámico local. Se desarrolla un protocolo para preparar estándares en muestras de suelo con concentraciones conocidas de cadmio (50-1000 ppm) y plomo (1000 - 10 000 ppm). Las muestras extraídas de los jardines de la sección Física de la Pontificia Universidad Católica del Perú son secadas, trituradas, pulverizadas, tamizadas, enriquecidas con soluciones de CdCl2·H2O y Pb(NO3)2 y prensadas en pastillas. El arreglo experimental incluye un láser pulsado, un sistema óptico, un espectrómetro, sincronización electrónica y un soporte rotatorio que permite que cada pulso incida en zona diferente y genere un espectro LIBS. Se identifica líneas de emisión de cadmio (214,439 nm, 226,502 nm y 228,802 nm) y de plomo (405,708 nm), así como otras de hierro, magnesio, calcio, aluminio, silicio y titanio. Sobre los espectros, se descartan los 150 primeros y se aplican técnicas de eliminación de datos atípicos: uno basado en la desviación absoluta mediana para las pastillas con plomo y otro con la distancia de Mahalanobis para las que contienen cadmio. Se elabora curvas de calibración con las intensidades y áreas bajo las líneas de emisión y se reporta coeficientes de determinación cercanos a uno y, bajos límites de detección y cuantificación. La metodología muestra buena repetibilidad y efecto matriz variable para diferentes muestras. Finalmente, los resultados se validan con espectroscopía de absorción atómica.Item Optimización de un sistema de espectroscopía de plasma inducido por láser para cuantificar carbono total y pH en suelos agrícolas del Perú(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-07-11) Vilchez Rojas, Heyner Leoncio; Sánchez Alcántara, Eder RubénEste trabajo ha consistido en la optimización de la instrumentación óptica y electrónica de un sistema de espectroscopia de plasma inducido por láser (del acrónimo LIBS: Laser Induced Breakdown Spectroscopy) para cuantificar Carbono Total (CT) en diez muestras de suelos agrícolas del Perú. El principal desafío para cuantificar CT con la técnica LIBS es la fuerte interferencia que ocurre entre las líneas atómicas de emisión de C(I) en 247.856 nm y Fe(II) en 247.857194 nm, por esta razón, se realizó un estudio temporal de ambas líneas atómicas para determinar un tiempo óptimo donde la interferencia de la línea atómica de Fe(II) sea mínima al registrar la línea atómica de C(I). Con este estudio previo se han registrado espectros atómicos a través de la técnica LIBS en muestras de suelos agrícolas, y así determinar un protocolo de cuantificación que ha permitido generar una curva de calibración en base a las amplitudes de las intensidades de la línea atómica de C(I) en 247.856 nm y a las concentraciones de CT, medidos por el método de combustión seca. Por otro lado, usando los mismos espectros atómicos de las muestras de suelo, se demostró la aplicabilidad de LIBS como un método alterno para determinar sus valores de pH. Los valores de pH medidos por el método del potenciómetro y las intensidades de la línea atómica del Ca(II) en 317.93 nm se encuentran correlacionadas linealmente, y esto ha permitido generar una curva de calibración para cuantificar el pH usando la técnica LIBS. Mediante el método de regresión lineal simple fue posible obtener un coeficiente de correlación para la curva de calibración del CT y pH de 0.95 y 0.97, respectivamente. Estos resultados muestran el potencial de la técnica LIBS para ser usado en la determinación de CT y pH en muestras de suelos agrícolas.Item Desarrollo y optimización de un equipo de espectroscopia Raman convencional para el análisis cualitativo de muestras sólidas (polvo) y líquidas(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-11-28) Quiroz Chang, Aransselly Jesús; Sánchez Alcántara, Eder RubénEn este proyecto se ha desarrollado un equipo de espectroscopía Raman, implementado completamente en el Laboratorio de Óptica de la Pontificia Universidad Católica del Perú. Aunque sus características de operación aún no son comparables con los equipos comerciales de alta precisión, considero que se han obtenido resultados importantes. Se ha detectado la señal Raman de muestras de referencia en los estados sólido (polvo) y líquido; este es el resultado de un minucioso trabajo en la etapa de optimización del equipo, para la cual se ha establecido un protocolo de acciones que facilitará la réplica de equipos de espectroscopia Raman cuyo rango espectral de trabajo depende de la densidad de la rejilla de difracción y la frecuencia del láser empleado. El equipo de espectroscopía Raman implementado en este proyecto opera en el visible y emplea como fuente de excitación un láser doblado de estado sólido de Nd: YVO4 que emite en 532 nm con una potencia de 25 mw. Como sistema de detección y procesamiento de la señal Raman se empleó el espectrómetro Ocean Optics USB 4000-UV-VIS-ES y su software Spectra Suite. El equipo Raman tiene una resolución óptica (FWHM) de 1.41 nm (38 cm-1) y un rango espectral de 220 a 4000 cm-1. La validación del equipo Raman se desarrolló por contrastación de resultados, comparando los espectros Raman de muestras de laboratorio con la información disponible en la literatura existente. Se evaluaron las muestras líquidas: alcohol etílico, alcohol metílico, alcohol butanol, alcohol propanol, alcohol 2-propanol y las muestras sólidas: óxido de titanio, oxido de zinc y azufre.