|
|
| Κωδικός Πόρου |
000391206 |
| Τίτλος |
Μελέτη μεταλλοϊόντων και μεταλλοπρωτεϊνών σε υδατικά διαλύματα με πνευματική εκνέφωση συνδυασμένη με φασματοσκοπία πλάσματος επαγόμενου από λέιζερ (LIBS) και φασματομετρία μάζας υπερηχητικού ιοντισμού (SSI-MS). |
|
Συγγραφέας
|
Μαρματάκης, Κωνσταντίνος Ε.
|
|
Σύμβουλος διατριβής
|
Άγγλος, Δημήτριος
|
|
Μέλος κριτικής επιτροπής
|
Περγαντής, Σπύρος
Βελεγράκης, Μιχαήλ
|
| Περίληψη |
Στην παρούσα εργασία μελετήθηκε η εφαρμογή της φασματοσκοπίας πλάσματος επαγόμενου από λέιζερ (Laser Induced Breakdown Spectroscopy, LIBS) στην ανάλυση μεταλλικών ιόντων που περιέχονται σε εκνεφώματα υδατικών διαλυμάτων. Ο απώτερος σκοπός της εργασίας είναι η ανάδειξη της ικανότητας συνδυασμού της τεχνικής LIBS με τη φασματομετρία μάζας υπερηχητικού ιοντισμού (Sonic Spray Ionization Mass Spectrometry, SSI-MS) και τη δημιουργία μιας νέας υβριδικής αναλυτικής τεχνικής. Οι δύο τεχνικές μπορούν να συνδυαστούν μέσω ενός κοινού πνευματικού εκνεφωτή. Ο πνευματικός εκνεφωτής χρησιμοποιείται ως σύστημα εισαγωγής του δείγματος και ως πηγή ιοντισμού (SSI) στη φασματομετρία μάζας. Η νέα αναλυτική τεχνική έχει την ικανότητα παροχής πληροφοριών σχετικά με τη στοιχειακή σύσταση και το μοριακό βάρος των εξεταζόμενων ενώσεων.
Για το σχηματισμό πλάσματος χρησιμοποιήθηκε η θεμελιώδης συχνότητα (λ = 1064 nm) παλμικού λέιζερ τύπου Q-Switched Nd:YAG που εκπέμπει παλμούς χρονοδιάρκειας 8 ns. Για τη φασματική ανάλυση και καταγραφή της ακτινοβολίας που εκπέμπεται από το πλάσμα χρησιμοποιήθηκε απεικονιστικός φασματογράφος τύπου Czerny-Turner εστιακής απόστασης f = 19 cm και ανιχνευτής τύπου ICCD. Για τη συλλογή της ακτινοβολίας χρησιμοποιήθηκε τηλεσκόπιο έτσι ώστε να επιτυγχάνεται 1:1 απεικόνιση του πλάσματος στην είσοδο της οπτικής ίνας, η οποία χρησιμοποιείται για τη μεταφορά της ακτινοβολίας στο φασματογράφο. Ο συγχρονισμός του λέιζερ με τον ανιχνευτή πραγματοποιήθηκε μέσω παλμογεννήτριας που έχει την ικανότητα εισαγωγής χρονικής καθυστέρησης ως προς ένα σήμα σκανδαλισμού(trigger). Οι μετρήσεις των φασμάτων μάζας πραγματοποιήθηκαν στο όργανο Thermo Finnigan LCQ Advantage, το όποιο χρησιμοποιεί ιοντική παγίδα ως αναλυτή μαζών και πηγή υπερηχητικής εκνέφωσης (SSI).
Έγινε ανάπτυξη κατάλληλης πειραματικής διάταξης η οποία επιτρέπει τη δημιουργία πλάσματος στα σταγονίδια του εκνεφώματος και τη μελέτη της εκπομπής από το πλάσμα. Πραγματοποιήθηκε μελέτη των γεωμετρικών παραμέτρων που υπεισέρχονται στην πειραματική διάταξη και επηρεάζουν το αποτέλεσμα της μέτρησης LIBS. Οι παράμετροι αυτές σχετίζονται με τη σχετική θέση του εκνεφωτή ως προς τη θέση εστίασης του παλμού (h), την απόσταση του εκνεφωτή από το πλάσμα (d) και τη γωνία απεικόνισης της εκπεμπόμενης ακτινοβολίας. Οι βέλτιστες τιμές των παραμέτρων h και d είναι h = 2 mm και d = 2 mm. Μελετήθηκε η επίδραση της ενέργειας του παλμού στην ευαισθησία της τεχνικής αλλά και των παραμέτρων συγχρονισμού του λέιζερ με τον ανιχνευτή. Οι παράμετροι αυτές καθορίζουν το χρονικό διάστημα που διεξάγεται η μέτρηση. Το εύρος
ενεργειών που μελετήθηκε κυμαίνεται από 10 έως 200 mJ, με την υψηλότερη ευαισθησία να επιτυγχάνεται σε τιμές ενέργειας της τάξης των 200 mJ. Οι παράμετροι συγχρονισμού του λέιζερ με τον ανιχνευτή είναι ο χρόνος αναμονής (τD) και ο χρόνος συλλογής (τG). Η τιμές των παραμέτρων χρονισμού στις οποίες επιτυγχάνεται η μεγαλύτερη ευαισθησία είναι τD = 20 μ$ και τG = 100 μ$.
Πραγματοποιήθηκε μελέτη των σταγονιδίων που ψεκάζονται από τον εκνεφωτή και η επίδραση που έχει η παρουσία οργανικού άνθρακα στη μήτρα του διαλύματος με βάση το καταγραφόμενο σήμα LIBS. Τα σταγονίδια που ψεκάζονται παρουσιάζουν κατανομή ως προς το μέγεθός τους η οποία δεν μεταβάλλεται από την παρουσία οργανικού άνθρακα στο διάλυμα.
Στη συνέχεια έγινε ποσοτικός προσδιορισμός των ιόντων Na+, Cu2+, Fe3+, Ca2+ και Ba2+ αλλά και ολικού οργανικού άνθρακα (C) σε υδατικά διαλύματα με τη μέθοδο της καμπύλης αναφοράς. Τα όρια ανίχνευσης της τεχνικής LIBS για τα στοιχεία που μελετήθηκαν όπως υπολογίζονται από την καμπύλη αναφοράς κάθε στοιχείου κυμαίνονται από 1x10-7 Μ έως 1x10-4 Μ και είναι περίπου μία τάξη μεγέθους χαμηλότερα από τις αντίστοιχες τιμές της βιβλιογραφίας. Η ακρίβεια του ποσοτικού προσδιορισμού κυμαίνεται από 89% έως 100%
Για την ανάδειξη της δυνατότητας συνδυασμού των δύο τεχνικών πραγματοποιήθηκε μελέτη μεταλλοπρωτεϊνικών συμπλόκων και με τις δύο τεχνικές, πιο συγκεκριμένα μελετήθηκε η α-λακταλβουμίνη και η σουπεροξειδική δισμούτάση. Με την τεχνική LIBS έγινε εφικτός ο προσδιορισμός της συγκέντρωσης των μεταλλικών ιόντων, ενώ με τη τεχνική SSI-MS προσδιορίστηκε το μοριακό βάρος των συμπλόκων. Το αποτέλεσμα της μελέτης φανερώνει ότι οι δύο τεχνικές μπορούν να συνδυαστούν άψογα καθώς λειτουργούν συμπληρωματικά.
|
| Φυσική περιγραφή |
113 σ. : πίν., εικ.(μερ. εγχρ.) ; 30 εκ. |
| Γλώσσα |
Ελληνικά |
| Ημερομηνία έκδοσης |
2015-03-20 |
| Συλλογή
|
Σχολή/Τμήμα--Σχολή Θετικών και Τεχνολογικών Επιστημών--Τμήμα Χημείας--Μεταπτυχιακές εργασίες ειδίκευσης
|
|
|
Τύπος Εργασίας--Μεταπτυχιακές εργασίες ειδίκευσης
|
| Εμφανίσεις |
319 |
Μελέτη μεταλλοϊόντων και μεταλλοπρωτεϊνών σε υδατικά διαλύματα με πνευματική εκνέφωση συνδυασμένη με φασματοσκοπία πλάσματος επαγόμενου από λέιζερ (LIBS) και φασματομετρία μάζας υπερηχητικού ιοντισμού (SSI-MS).
