martes, 15 de enero de 2013
QUANTIFICAÇÃO DE METAIS EM ÁGUAS E SEDIMENTOS DO RESERVATÓRIO BILLINGS POR FLUORESCÊNCIA DE RAIOS X COM REFLEXÃO TOTAL E RADIAÇÃO SÍNCROTRON (SR-TXRF)
¡¡Buenas noches!! yo he decidido escribir sobre un trabajo que encontré en el que se analizan muestras de aguas y sedimentos de una presa mediante fluorescencia de rayos X con reflexión total y radiación sincrotron
(SR-TXRF). Es un trabajo muy amplio, de forma que intentaré resumirlo lo mejor posible.
Radiación sincrotron (SR)
La excitación de muestras con radiación sincrotron (SR) acoplada a un análisis TXRF, hace posible un análisis mucho más preciso y fiable.
La luz sincrotron es aquella que es emitida por partículas cargadas, relativistas, describiendo trayectorias circulares. Está producida por haces de electrones o positrones confinados en una cámara de vacío, mantenidos en una órbita cerrada por imanes deflectores, focalizados por pares de imanes cuadrupolares y acelerados en una cavidad resonante de microondas.
Las aplicaciones de radiación sincrotron incluyen espectros de los niveles de valencia (energías hasta 20eV), en átomos, moléculas y sólidos, estudios estructurales (estructura cristalina, cambios de fase, información sobre nanopartículas en suspensión, etc...), estudios biológicos ( estructura de membranas, estructura de proteínas cristalizadas) y microfabricación.
Para determinar las concentraciones de los elementos presentes en las muestras de agua y lodos, el primer paso fue determinar la sensibilidad relativa del sistema de detección, para cada una de las partidas incluidas en las soluciones patrón.
El programa de ajuste de los espectros también proporciona intensidades de fondo de cada elemento presente en la muestra, lo que permite la determinación de límites de detección.
De la misma forma se determinarían los limites de detección para muestras de sedimentos.
El objetivo principal de este estudio fue determinar las concentraciones de los metales Cr,Ni, Cu, Zn y Pb en las aguas y sedimentos del embalse Billings en 18 puntos de muestreo,con el uso de SR-TXRF.
La determinación simultánea de varios elementos en las muestras de agua y sedimento usando la fluorescencia de rayos X por reflexión total con radiación Sincrotrón permitió alcanzar el segundo objetivo, el análisis de resultados, a fin de establecer las posibles causas de contaminación o características de contaminantes potenciales.
La evaluación de los resultados para las aguas confirmó la tendencia general vista en otros estudios realizados con diferentes metodologías, la contaminación Billings de forma generalizada, para todos los metales analizados, tanto en seco como en la época de lluvias.
En el caso de los resultados de la contaminación de sedimentos indican una más selectiva es decir, más restringido a la temporada de lluvias. Los elementos Cr, Ni y Cu presentan concentraciones muy por encima del valor permitido para 10 de los 17 sitios muestreados.
(SR-TXRF). Es un trabajo muy amplio, de forma que intentaré resumirlo lo mejor posible.
Radiación sincrotron (SR)
La excitación de muestras con radiación sincrotron (SR) acoplada a un análisis TXRF, hace posible un análisis mucho más preciso y fiable.
La luz sincrotron es aquella que es emitida por partículas cargadas, relativistas, describiendo trayectorias circulares. Está producida por haces de electrones o positrones confinados en una cámara de vacío, mantenidos en una órbita cerrada por imanes deflectores, focalizados por pares de imanes cuadrupolares y acelerados en una cavidad resonante de microondas.
Figura1: Comparación radiación difusa generada por electrones clásicos y radiación sincrotron
Figura2: Esquema del recorrido del haz sincrotron
Las aplicaciones de radiación sincrotron incluyen espectros de los niveles de valencia (energías hasta 20eV), en átomos, moléculas y sólidos, estudios estructurales (estructura cristalina, cambios de fase, información sobre nanopartículas en suspensión, etc...), estudios biológicos ( estructura de membranas, estructura de proteínas cristalizadas) y microfabricación.
Figura3: Geometría del sistema experimental utilizado en SR-TXRF
Figura4: Vista general del Laboratório Nacional de Luz Síncrotron
Figura5: Detector y portamuestra en el sistema SR-TXRF del LNLS
Análisis cuantitativo de metales por SR-TXRF
El programa de ajuste de los espectros también proporciona intensidades de fondo de cada elemento presente en la muestra, lo que permite la determinación de límites de detección.
De la misma forma se determinarían los limites de detección para muestras de sedimentos.
Figura6: Espectro de una muestra de agua por SR-TXRF.
Figura7: Espectro de una muestra de sedimento por SR-TXRF.
El objetivo principal de este estudio fue determinar las concentraciones de los metales Cr,Ni, Cu, Zn y Pb en las aguas y sedimentos del embalse Billings en 18 puntos de muestreo,con el uso de SR-TXRF.
La determinación simultánea de varios elementos en las muestras de agua y sedimento usando la fluorescencia de rayos X por reflexión total con radiación Sincrotrón permitió alcanzar el segundo objetivo, el análisis de resultados, a fin de establecer las posibles causas de contaminación o características de contaminantes potenciales.
La evaluación de los resultados para las aguas confirmó la tendencia general vista en otros estudios realizados con diferentes metodologías, la contaminación Billings de forma generalizada, para todos los metales analizados, tanto en seco como en la época de lluvias.
En el caso de los resultados de la contaminación de sedimentos indican una más selectiva es decir, más restringido a la temporada de lluvias. Los elementos Cr, Ni y Cu presentan concentraciones muy por encima del valor permitido para 10 de los 17 sitios muestreados.
Con este estudio ademas de determinar las concentraciones de algunos metales de interés medioambiental (Cr, Ni, Cu, Zn y Pb), también se muestra el carácter multielemntal de la técnica SR-TXRF
Sin más os pongo la refencia del trabajo completo que es basante interesante:
Sampaio, Sérgio Arnaud
Quantificação de metais em águas e sedimentos do
reservatório Billings por fluorescência de raios x com
reflexão total e radiação Síncrotron (SR-TXRF) / Sérgio
Arnaud Sampaio.--Campinas, SP: [s.n.], 2007
http://www.bibliotecadigital.unicamp.br/document/?code=vtls000439154
Sampaio, Sérgio Arnaud
Quantificação de metais em águas e sedimentos do
reservatório Billings por fluorescência de raios x com
reflexão total e radiação Síncrotron (SR-TXRF) / Sérgio
Arnaud Sampaio.--Campinas, SP: [s.n.], 2007
http://www.bibliotecadigital.unicamp.br/document/?code=vtls000439154
domingo, 13 de enero de 2013
Estudio de la reacción MTO mediante difracción de rayos X de alta energía
Un sincrotron es un acelerador de partículas en el que se mantienen las partículas en una órbita cerrada. Las partículas cargadas viajando a altas velocidades producen radiación, que es aprovechada por los científicos para realizar multitud de pruebas, ya que la radiación producida desde el infrarrojo hasta los rayos X es muy intensa y concentrada.
Las olefinas son una serie de compuestos orgánicos provenientes principalmente del craqueo del petróleo que tienen multitud de aplicaciones, sobre todo para producir plásticos. La reacción de metanol para producir olefinas (MTO) es una alternativa que se esta estudiando ampliamente para poder producir estas olefinas de una fuente distinta al petróleo. La viabilidad de la reacción MTO pasa por el estudio de los procesos que ocurren durante la catálisis, para poder solucionar los problemas que van surgiendo con la desactivación del catalizador por la formación de coque.
La difracción de rayos X de alta energía ofrece una oportunidad única para explorar materiales gruesos en su mayor parte. Es ampliamente utilizado en la ciencia de materiales y en la metalurgia, incluyendo estudios de perfección cristalina y transiciones de fase, tensión residual y de deformación en aleaciones, ordenamiento magnético y densidad de spin. Así mismo han aparecido nuevas áreas de trabajo como el estudio de las estructuras de los líquidos y sólidos amorfos, formación de imágenes por dispersión, la estructura electrónica de los materiales superconductores y en las medidas de deformación in situ en aleaciones como una función del tiempo.
En este caso se estudió la distribución de los intermedios de síntesis en la zeolíta que servía como catalizador a la vez que se monitorizaban a la salida con un espectrómetro de masas los compuestos que salían. Se pudo comprobar en que punto los cambios en el catalizador pasaban a ser producidos por la aparición de coque, y se logró relacionar con el caudal de metanol que se introducía y con la cantidad de sitios activos.
El comportamiento observado pudo ser explicado por un nuevo modelo del proceso. Este modelo fue el primero en incluir una relación entre la alimentación de metanol y los niveles crecientes de coque. Los conocimientos adquiridos ayudarán a mejorar la eficiencia del proceso en la escala industrial.
fuente: http://www.esrf.eu/Industry/case-studies/MTO-process/index_html
http://www.esrf.eu/Industry/applications/synchrotrontechniques/synchrotron-techniques#powder
Las olefinas son una serie de compuestos orgánicos provenientes principalmente del craqueo del petróleo que tienen multitud de aplicaciones, sobre todo para producir plásticos. La reacción de metanol para producir olefinas (MTO) es una alternativa que se esta estudiando ampliamente para poder producir estas olefinas de una fuente distinta al petróleo. La viabilidad de la reacción MTO pasa por el estudio de los procesos que ocurren durante la catálisis, para poder solucionar los problemas que van surgiendo con la desactivación del catalizador por la formación de coque.
La difracción de rayos X de alta energía ofrece una oportunidad única para explorar materiales gruesos en su mayor parte. Es ampliamente utilizado en la ciencia de materiales y en la metalurgia, incluyendo estudios de perfección cristalina y transiciones de fase, tensión residual y de deformación en aleaciones, ordenamiento magnético y densidad de spin. Así mismo han aparecido nuevas áreas de trabajo como el estudio de las estructuras de los líquidos y sólidos amorfos, formación de imágenes por dispersión, la estructura electrónica de los materiales superconductores y en las medidas de deformación in situ en aleaciones como una función del tiempo.
En este caso se estudió la distribución de los intermedios de síntesis en la zeolíta que servía como catalizador a la vez que se monitorizaban a la salida con un espectrómetro de masas los compuestos que salían. Se pudo comprobar en que punto los cambios en el catalizador pasaban a ser producidos por la aparición de coque, y se logró relacionar con el caudal de metanol que se introducía y con la cantidad de sitios activos.
El comportamiento observado pudo ser explicado por un nuevo modelo del proceso. Este modelo fue el primero en incluir una relación entre la alimentación de metanol y los niveles crecientes de coque. Los conocimientos adquiridos ayudarán a mejorar la eficiencia del proceso en la escala industrial.
fuente: http://www.esrf.eu/Industry/case-studies/MTO-process/index_html
http://www.esrf.eu/Industry/applications/synchrotrontechniques/synchrotron-techniques#powder
Stanford Synchrotron Radiation Lightsource ("'Fuente de luz de radiación sincrotrón de Stanford')
'Fuente de luz de radiación sincrotrón de Stanford'
(SSRL)
Buenos días, voy a hablar sobre el Sincrotrón de Stanford en California (Estados Unidos).
Introducción
(SSRL)
Buenos días, voy a hablar sobre el Sincrotrón de Stanford en California (Estados Unidos).
Introducción
El Stanford Synchrotron Radiation Lightsource ('Fuente de luz de radiación sincrotrón de Stanford'), también conocido por sus siglas en inglés SSRL, es una fuente de radiación sincrotrón de varias energías para investigaciones científicas de importania para la producción de energía, protección del medio ambiente, nanotecnología, medicina y nuevos materiales.
El sincrotrón SPEAR ,Stanford Positron Electron Asymmetric Ring o 'Anillo Asimétrico de Positrones y Electrones de Stanford', fue originalmente utilizado como un colisionador de partículas y ha sido remodelado en dos ocasiones, la primera, en 1992, para adaptarlo a la producción exclusiva de luz sincrotrón y la segunda, en 2005, para incorporar los avances tecnológicos desarrollados en los sincrotrones de tercera generación.
SSRL está situado en Menlo Park, California. Es parte del Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC, perteneciente al Departamento de Energía de Estados Unidos y administrado por la Universidad de Stanford.
Historia
En 1972 se construyó el sincrotrón SPEAR, como un colisionador de leptones: sendos haces de electrones y positrones se aceleraban y se mantenían orbitando en direcciones opuestas en el sincrotrón hasta que chocaban, originando al aniquilarse mutamente nuevas partículas. En estos experimentos se detectaron por primera vez la partícula J/ψ y elleptón tau. En 1973, en paralelo con los experimentos de física de partículas, empezaron a utilizarse los rayos X generados por las partículas en órbita en el anillo para diversas aplicaciones científicas y se inauguró el Proyecto de Radiación Sincrotrón de Stanford o SSRP, antecesor del SSRL.
A principios de los años 90, SPEAR empezó a usarse exclusivamente para producir radiación sincrotrón utilizando en haz de electrones. En 2004, se llevó a cabo una remodelación de SPEAR para convertirlo en un anillo de «tercera generación» (SPEAR3), capaz de generar haces de luz sincrotrón más concentrados e intensos.
Aceleradores
Para acelerar el haz de electrones hasta la energía de operación de 3 GeV, SSRL cuenta con un acelerador linear o LINAC, que produce los electrones y los acelera hasta que alcanzan 120 MeV, un booster de 133,4 m de circunferencia, donde las partículas adquieren la energía de 3 GeV y el anillo de almacenamiento SPEAR. El acelerador lineal consta de tres secciones de 3 m de longitud, cada una equipada con un klistrón que genera el campo electromagnético acelerador. El booster contiene 20 secciones, con imanes curvadores precedidos de cuadrupolos magnéticos Durante la reconstrucción de 2004 la configuración magnética de SPEAR fue totalmente rediseñada y se reemplazaron todos sus elementos, aunque se siguieron usando las cavidades de radiofrecuencia originales.
Lineas de luz
SSRL posee una treintena de líneas de luz. La mayoría son líneas de rayos X de diversas energías, pero ocho de ellas producen radiación ultravioleta. En las líneas se llevan a cabo experimentos usando diferentes técnicas:
- Espectroscopía de absorción y emisión
- Microscopía
- Difracción y dispersión
Entre los múltiples proyectos de investigación llevados a cabo destacan los estudios en ciencia del medio ambiente, centrados en la elucidación de la estructura y propiedades químicas de sustancias disueltas en agua, las reacciones de compuestos naturales con diversos contaminantes y la metabolización de metales por microbios. Otra área de investigación importante es la cristalografía de macromoléculas. Varias de la líneas dedicadas a esta técnica jugaron un papel destacado en los estudios sobre la transcripción por los que Roger Kornberg recibió el Premio Nobel de Química en 2006. También se han realizado avances en el estudio de superconductores a alta temperatura, materiales para producir energía solar y nuevas estructuras de carbono y diamante con interesantes aplicaciones tecnológicas.
sábado, 12 de enero de 2013
SINCROTRÓN LHC de Ginebra (Suiza)
Hola a todos, como Jara ha hablado sobre el acelerador de partículas de Barcelona (ALBA), yo voy a hacerlo sobre el de Ginebra (LHC)
El sincrotrón es un tipo de acelerador de partículas. Se diferencia de otros aceleradores en que las partículas se mantienen en una órbita cerrada.
Los primeros sincrotrones se derivaron del ciclotrón, que usa un campo magnético constante para curvar la trayectoria de las partículas, aceleradas mediante un campo eléctrico también constante, mientras que en el sincrotrón ambos campos varían.
Básicamente, un sincrotrón es un acelerador de partículas cargadas que viajan en un tubo con forma toroidal (a lo largo del tubo se usan imanes para que la fuerza magnética de Lorentz mantenga la trayectoria curvada de las partículas).
Por debajo de esta denominación genérica se han de considerar diferentes tipos de aceleradores: sincrotrón de electrones, sincrotrón de protones o tevatrón, anillos de almacenamiento, colisionadores de partículas, etc.
Los principios del sincrotrón fueron descritos en 1945 casi simultáneamente por McMillan (1907-1991) en la Universidad de California y Veksler (1907-2006) en la antigua Unión Soviética. El primer sincrotrón, fue construido en California por McMillan.
El dibujo adjunto es un esquema simplificado del sincrotrón ALICE del LHC o Gran Colisionador de Hadrones (en inglés Large Hadron Collider, LHC). El anillo requerido para trabajar a altas energías es de gran diámetro (en este caso, son 27.3 km de circunferencia) y las partículas (en este caso protones) lo recorren por el interior de un tubo metálico mantenido en ultra vacío.
Dos flujos de protones recorren el anillo en sentidos opuestos por sendos tubos, que se cruzan en cuatro zonas donde se estudia el producto de su colisión. A lo largo del recorrido se disponen imanes superconductores de dos tipos: unos aplican campos magnéticos adecuados para mantener la trayectoria curva (imanes de direccionamiento di-polares), y otros concentran y enfocan el haz (imanes deflectores cuadri-polares).
Entre los imanes se intercalan las zonas de aceleración, formadas por cavidades de radiofrecuencia (RF) y campos eléctricos, que dan impulsos sucesivos con el mismo procedimiento que lo hacen los aceleradores lineales.
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| En los grandes laboratorios de partículas actuales se incluyen normalmente varios sincrotrones y otros aceleradores y detectores con finalidades diversas. Los sincrotrones en el mundo se vienen construyendo en centros complejos, que normalmente se dotan de un conglomerado de aceleradores de partículas y que suelen formar parte de proyectos internacionales para la investigación científica multidisciplinar. |
Seguidamente se dan algunos datos sobre el LHC ilustrativos de la envergadura de estos proyectos:
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| Zona de colisión |
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| LHC |
Este enorme y complejo laboratorio requiere un alto coste para funcionar adecuadamente. A modo de ejemplo de ello, el Consejo de Administración del CERN realizó a finales de 2012 una parada técnica del LHC, para preparar el acelerador con objeto de realizar experimentos en los que aumentará la energía a la que viajan las partículas por el anillo mayor. Se prevé que la parada tendrá una duración de más de un año, simplemente porque habrá que ajustar los imanes para que sigan confinando a los protones en su trayectoria a esa mayor energía. El tiempo estimado para ajustar cada imán es relativamente pequeño (del orden de 15 minutos), pero el tiempo total requerido para los 9000 imanes será de esa magnitud.
|
| Aplicaciones
Multitud de investigaciones en diversos campos de la ciencia.
Animación LHC
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Enlaces:
- http://intercentres.edu.gva.es/iesleonardodavinci/Fisica/Electromagnetismo/Electromagnetismo09.htm
- http://www.lhc-closer.es/php/index.php?i=2&s=1&p=1&e=0
- http://www.youtube.com/watch?v=Ko_eDMhe5z8
SINCROTRÓN ALBA
¿Qué es?
ALBA es el nombre del Laboratorio de Luz de Sincrotrón que se
pone en funcionamiento a partir del 2009 en Cerdanyola del Vallés.
Esta fuente de última generación funciona como un microscopio gigantesco
que permite descubrir los secretos de átomos y moléculas. Da
servicios a investigadores y empresas de alta tecnología.
Las instalaciones, de 22.870 m², estan integradas por un
edificio principal de hormigón y vidrio en forma de caracol de 140 m, de
diámetro, y plantas subterráneas donde se ubican talleres y centros
de producción de energía.
El sincrotrón está gestionado por el CELLS (Consorcio para la
Construcción, Equipamiento y Explotación del Laboratorio de Luz
Sincrotrón) y cofinanciado por la Generalitat y el Estado español. ALBA
costará en torno a 164 millones de euros.
¿Cómo funciona?
Un sincrotrón es un acelerador de partículas. Un cañón de
electrones produce un haz inicial que se acelera en el sincrotrón hasta
velocidades próximas a la luz.
Una vez acelerados, los electrones se inyectan en un anillo de
almacenaje. Allí circulan durante horas con una energía que se mantiene
constante mediante cavidades de radiofrecuencia.
Cuando los electrones que circulan por el anillo describen una
curva, emiten luz de gran intensidad, a longitudes de onda que van de
aquello visible a los rayos X. Esta luz es muy focalizada, polarizada y
se emite en forma de pulsaciones, como el flash de una máquina
fotográfica.
La radiación emitida, o luz de sincrotrón, se direcciona hacia
las estaciones de trabajo donde los usuarios la podrán utilizar para sus
investigaciones.
¿Para qué sirve?
La radiación de sincrotrón se puede utilizar en muchos campos de
investigación: desde la física y la química hasta la medicina o la
biología.
Sus aplicaciones industriales son muy variables. Se puede
utilizar para fabricar objetos muy pequeños, diseñar fármacos o
desarrollar nuevos materiales para la industria.
Aplicaciones de mayor impacto:
- Biología molecular: para estudiar las proteínas y los virus y ayudar a diseñar nuevos fármacos.
- Terapia médica: los rayos X que emite un sincrotrón pueden tener aplicaciones en la imagen médica y en determinadas terapias.
- Ciencias ambientales: para determinar la estructura de los contaminantes.
- Ciencias de los materiales: para estudiar sus propiedades.
ENLACE: http://www.gencat.cat/web/multimedia/cas/sincrotro/index_htm.htm
Terminales de análisis
Actualmente el sincrotón ALBA dispone de siete terminales operativas
para distintos usos de la radiación. Las términales son llamadas y
distribuidas de la siguiente manera:
- Ciencia de materiales y difracción de polvos
- Microscopía de rayos-X
- Difracción de materiales de baja cristalinidad
- Cristalografía macromolecular
- Espectroscopía de emisión de fotones y microscopía
- Absorciones resonantes y dispersión
- Espectroscopías de Absorción y Emisión a nivel nuclear
ENLACE: http://es.wikipedia.org/wiki/ALBA_%28sincrotr%C3%B3n%29
ALGUNAS NOTICIAS:
- http://www.lavanguardia.com/vida/20110322/54131258838/el-sincrotron-alba-empieza-a-brillar-mientras-llegan-investigadores.html
- http://www.abc.es/agencias/noticia.asp?noticia=317143
martes, 8 de enero de 2013
Control de residuos de inhibidores en leche
Los inhibidores son aquellas sustancias capaces de frenar o inhibir completamente el crecimiento bacteriano. Este grupo comprende además de los inhibidores naturales de la leche, los residuos de medicamentos (antibióticos, sulfamidas, antiparasitarios...) y el grupo de los detergentes, antisépticos y desinfectantes. Estos tratamientos generan residuos y si estos residuos se encuentran por encima de los límites de seguridad establecidos por la legislación (LMR, límite máximo de residuos) suponen un riesgo desde el punto de vista de la seguridad alimentaria, ya que la presencia en la leche de antibióticos puede tener consecuencias tanto desde el punto de vista toxicológico como tecnológico. Para evitar estos resíduos se determina el “periodo de supresión”, que se define como el tiempo que debe transcurrir entre la última aplicación del medicamento y el aprovechamiento del animal o de sus productos.
Los métodos lentos de control de estos inhibidores se basan en la inhibición del crecimiento de microorganismos en cultivos. Estos métodos, aunque lentos y poco específicos, sirven para probar un gran abanico de posibles resíduos a la vez, aunque sin especificar.
Más recientemente, para leche han salido al mercado test inmunoenzimáticos o basados en receptores proteicos y que proporcionan resultados en un tiempo corto (3-10 min). Estos requieren de poco material y la interpretación suele ser visual, a traves de la aparición de un color o directamente con un aparato con un display de pantalla. Los de uso más frecuente en nuestro país son Beta Star, Charm RoSA, SnAP y Twinsensor.
ejemplo: http://es.scribd.com/doc/23690722/FOLLETO-BETA-STAR
Estos métodos rápidos permiten tomar decisiones rápidas en las propias instalaciones ganaderas o sobre la carga de una cisterna. Además, la especificidad de la unión hace que estos métodos sean selectivos en matrices tan complicadas como la leche.
fuente:
https://www.danoneleche.com/via-lactea/Via-Lactea-39/ebook/content/Via-Lactea-39.pdf
http://es.scribd.com/doc/6655535/RapidTestKits-Para-Antibioticos-Incluyendo-Beta-Star
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