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[pt] O objetivo da dissertação é avaliar a confiabilidade metrológica da técnica de fluorescência de raios-X utilizada em análises quantitativas de espécies químicas presentes em materiais siderúrgicos utilizados na produção do aço. O estudo da técnica e a avaliação da capacidade do equipamento analítico associado às etapas de recebimento, preparação e análise das amostras permitem definir os itens críticos de controle para monitoramento e garantia dos resultados emitidos. Como motivação, o interesse em garantir a aplicação de um método já conhecido às novas demandas de análises químicas, suprindo as necessidades dos clientes, otimizando-se, assim, os serviços prestados no laboratório responsável pelo processo de controle de qualidade da ArcelorMittal Tubarão. A metodologia de desenvolvimento do trabalho baseou-se nas boas práticas da metrologia, assegurando que medições sejam adequadamente realizadas, reduzindo o consumo e o desperdício de matéria-prima e gerando ganhos de produtividade. Em conformidade às recomendações do Guia EURACHEM, a validação da técnica levou em conta a confirmação do analito, seletividade/especificidade, limite de detecção, limite de quantificação, recuperação, intervalo de medição, linearidade, exatidão, veracidade, precisão (repetitividade, precisão intermediária) e robustez. Dentre os resultados, o trabalho valida o método para o trabalho de rotina, qualificando a fluorescência de raios-X como método de análise para os materiais analisados no laboratório. Como conclusão o estudo da metodologia de validação metrológica deixa uma fonte bibliográfica da técnica e do equipamento utilizados, de forma a difundir estes princípios. Outra contribuição do presente trabalho foi a possibilidade de expansão da referida técnica para outras análises químicas realizadas no laboratório da ArcelorMittal Tubarão. / [en] This master’s degree dissertation purpose is evaluate, by means of metrological validation techniques, the reliability of the analytical method by Xray fluorescence, used in quantitative analysis of chemical species presents in various materials used in steel production process. The method study and the evaluation of the analytical equipment capacity associated with the correct understanding of the steps of receiving, preparation and analysis of samples will define the critical issues of control to guarantee the emitted results. As motivation, the interest for ensuring the implementation of a method already known in the new demands of chemical analysis, supplying the needs of customers, optimizing, thus, the services provided in the laboratory responsible for quality control of ArcelorMittal Tubarão. The methodological study development was based on good practice of metrology in order to ensure adequate measurements made during a production process, reducing consumption and waste of raw materials and generating productivity gains. In accordance with the EURACHEM Guide, the method validation took into account the Confirmation of identity, Selectivity / Specificity, Limit of detection, Limit of quantification, Recovery, Working and linear ranges, Accuracy, Trueness, Precision (repeatability, intermediate precision) and Robustness. Among the results, the study validates the method for routine work, qualifying X-ray fluorescence as a method of analysis for materials tested in the laboratory. As conclusion the study of the metrological validation methodology leaves a bibliographic source of the method and equipment used, in order to spread these principles. Another contribution of this work was the possibility of expanding this technique to other analysis realized in the laboratory of ArcelorMittal Tubarão.

GEMs (Gas Electron Multiplier) and Thick-GEMs (Thick-Gas Electron Multiplier) are MPGDs (Micropattern Gas Detector) that make part of the new generation of gaseous detectors, allowing high counting rates, low cost when compared to solid state detectors, high radiation hardness and gain when using multiple structures. Besides that, the handling and maintenance of these detectors is relatively simple, being versatile to detect different types of radiation. Therefore, these detectors are an effective alternative to build imaging systems with large sensitive area. This work consists in the study and characterization of a set of gaseous detectors, more specifically the Thick-GEMs produced in the High Energy Physics and Instrumentation Center at IFUSP, which were tested showing promising results in terms of gain, energy resolution and operational stability. However, due to the low signal-to-noise ratio of the Thick-GEMs, the X-ray fluorescence imaging system was mounted using GEMs. During this work the necessary software tools for image processing and reconstruction were developed as a parallel study in computational simulations to better understand the operation of gaseous detectors. X-ray fluorescence techniques are essential in areas such as medicine and the study of historical and cultural heritage since they are non-invasive and non-destructive. Techniques to check the authenticity of masterpieces are required and museums are gradually becoming more interested in the Physics and instrumentation needed to characterize their patrimony. / Os GEMs (Gas Electron Multiplier) e Thick-GEMs (Thick-Gas Electron Multiplier) são estruturas do tipo MPGD (Micropattern Gas Detector) que fazem parte da nova geração de detectores de radiação a gás e permitem altas taxas de contagens, baixo custo quando comparados com os detectores de estado sólido, uma elevada resistência à radiação e ganhos elevados, quando utilizadas estruturas múltiplas para multiplicação. Além disso, o manuseio e manutenção desses detectores é relativamente simples, sendo versáteis em relação à montagem podendo detectar diferentes tipos de radiação. Sendo assim, a utilização desses detectores é uma alternativa eficiente para montar um sistema de imagem com grande área sensível. Este trabalho consiste no estudo e caracterização de um conjunto de detectores gasosos, mais especificamente os Thick-GEMs produzidos pelo grupo de Física de altas energias e Instrumentação do IFUSP, que foram testados para serem empregados em um sistema de imagem de fluorescência de raios-X. Os Thick-GEMs testados apresentaram resultados promissores em termos de ganho, resolução em energia e estabilidade operacional. No entanto, devido à baixa relação sinal-ruído, um sistema de imagem de fluorescência de raios-X foi montado utilizando GEMs. Durante o trabalho as ferramentas de software necessárias para processamento e reconstrução de imagens foram desenvolvidas, assim como um estudo paralelo de simulações computacionais para entender melhor o funcionamento de detectores gasosos. Técnicas como o imageamento por fluorescência de raios-X são de suma importância pois são consideradas não invasivas e não destrutivas. Sua utilização tem uma importância imprescindível nas áreas da medicina e na análise de patrimônios histórico e cultural. Atualmente, a verificação e validação de autenticidade de obras é um requisito obrigatório e alguns museus começam a se interessar cada vez mais em áreas da Física e da instrumentação necessária para caracterizar o seu patrimônio.

O diabetes mellitus é umas das principais endocrinopatias da espécie canina. Esta doença é caracterizada pela deficiência relativa ou absoluta de insulina. A formação da catarata é uma complicação freqüente do cão diabético, resultando em cegueira. A lente do paciente diabético está sujeita ao aumento do estresse oxidativo em razão da dificuldade em regular os níveis glicêmicos gerando hiperglicemia crônica. Os elementos químicos estão envolvidos em diversos processos no organismo. Portanto, alterações como deficiência ou excesso dos elementos químicos podem contribuir para as complicações do diabetes mellitus, incluindo a catarata. A cápsula da lente, importante estrutura na cirurgia de catarata, está associada com uma diminuição da espessura, tornando-se mais fina como o avanço da catarata. O objetivo deste estudo foi determinar, por meio do uso da fluorescência de raios X (XRF), a concentração dos elementos químicos cálcio, ferro, cobre e zinco e analisar a topografia dos elementos traços ferro, cobre e zinco. Por meio dos mapas de distribuição determinou-se as regiões de intensa atuação dos elementos constituintes e traços, e seu papel efetivo para a lesão. E por meio da microscopia de força atômica (MFA) determinar as propriedades biomecânicas associadas à catarata em cães. A fluorescência de raios X mostrou-se eficiente para a determinação da concentração elementar de cálcio, ferro, cobre e zinco em cataratas de cães portadores de diabetes mellitus. As análises quantitativas mostraram um aumento na concentração e redução na concentração de ferro e cobre nas lentes de cães diabéticos. Estes resultados concordam com hipóteses discutidas na literatura. A microscopia de força atômica proporcionou medidas elasticidade rápidas e precisas em amostras de cápsula anterior da lente de cães, com mínima preparação da amostra. Os valores de elasticidade local apresentaram-se ligeiramente superiores para lentes diabéticas. / Diabetes mellitus is one of the principal endocrinopathies in canine. The disease is characterized by absolute or relative deficiency of insulin. The formation of cataract is frequent complication in diabetic dogs, leading to blindness. The lens of diabetic patient is subjected to increased oxidative stress due to the difficulty in regulating blood glucose levels causing chronic hyperglycemia. The chemical elements are involved in several functions in the organism. Therefore, alterations like deficiency or excess of chemical elements may contribute to the complications of diabetes mellitus including cataract. The lens capsule, an important structure of cataract surgery is associated to a decrease in thickness, becoming thinner with the advance of the cataract. The objective of this work was to determine, through the use of X ray fluorescence (XRF), the concentration of chemical elements such as calcium, iron, cooper and zinc and analyze the topography of the trace elements iron, cooper and zinc. By the means of elementary distribution maps we could determine the regions of the intense action of the constituent elements and trace and its effective role in relation to the lesion. By means of atomic force microcopy (AFM), we could determine the biochemical properties associated to the cataract in dogs. X ray fluorescence showed efficient for the determination of the elementary concentration of calcium, iron, cooper and zinc in cataracts in dogs carrying diabetes mellitus. Quantitative analysis showed an increase in calcium and a reduction in iron and copper concentration in lenses of diabetic animals. These results are in accordance to the hypothesis discussed in the literature. The atomic force microscopy provided measures of rapid and accurate elasticity in samples of anterior capsules of lenses in dogs, with minimum preparation of samples. The values of local elasticity showed slightly superior for diabetic lenses.

O objetivo principal deste trabalho foi avaliar a composição química do material particulado em suspensão na atmosfera na cidade de Limeira/SP, pela técnica de fluorescência de raios X dispersiva em energia (EDXRF). Um amostrador tipo stacker foi utilizado para coletar particulados fino (partículas com diâmetro aerodinâmico entre 2,5 e 10 \'mü\'m) e grosso (partículas maiores que 10 \'mü\'m), utilizando filtros de policarbmüonato de 47 mm de diâmetro e com diâmetros de poro de 0,4 e 8 \'mü\'m, respectivamente. As amostras foram coletadas em 2006 (de janeiro a dezembro), 2008 (de janeiro a abril e de julho a dezembro) e 2009 (de janeiro a março). Na excitação da técnica de EDXRF utilizou-se um tubo de Mo com filtro de Fe (análise sob vácuo) para a determinação dos elementos do Al ao Ca, e com filtro de Zr (análise sob ar atmosférico) para determinação do Sc ao Zn e também do Pb. Para a detecção dos raios X utilizou-se um detector semicondutor de Si(Li) acoplado a um analisador multicanal, com um tempo de aquisição de 300 s. Os espectros de raios X foram interpretados através do programa AXIL e a para a quantificação dos elementos químicos fez-se o uso da metodologia dos parâmetros fundamentais. Realizou-se também microanálises nas amostras utilizando-se um microscópio eletrônico de varredura acoplado a um sistema de fluorescência de raios X por dispersão em energia (SEM/EDS) para a caracterização química e morfológica das partículas coletadas no material particulado em suspensão. Determinou-se também a concentração de negro de fumo (black carbon) utilizando a técnica de reflectância. Embora a amostragem não tenha sido suficiente para indicar a contribuição de cada fonte de emissão, a metodologia de análise de agrupamento possibilitou a identificar duas principais fontes para o material particulado em suspensão: poeira de solo e resíduos de queima de cana-de-açúcar / The main objective of this work was to evaluate the chemical composition of the suspended particulate matter from the atmosphere of the city of Limeira, State of São Paulo, by energy dispersive X-ray fluorescence (EDXRF) technique. A stacker filter sampler was used to collect the fine (particles with aerodynamic diameter between 2.5 and 10 \'mü\'m) and the gross particulates (particles larger than 10 \'mü\'m) employing 47 mm polycarbonate filters, with 0.4 and 8 \'mü\'m pore diameters, respectively. Samples were collected in 2006 (from January to December), 2008 (from January to April and from July to December), and 2009 (from January to March). The EDXRF excitation was carried out using a Mo X-ray tube with Fe filter (analysis under vacuum) to determine elements from Al to Ca, and with Zr filter (analysis under air atmosphere) to determine from Sc to Zn and also Pb. A Si(Li) semiconductor detector coupled to a multichannel analyzer was used for X-ray detection, with 300 s acquisition time. The X-ray spectra were deconvoluted by the AXIL software, and fundamental parameters methodology was adopted for quantification. Samples microanalysis by scanning electron microscope, connected to an energy dispersive X-ray fluorescence system (SEM/EDS) was carried out for chemical and morphological characterization of collected particles in the suspended particulate matter. Black carbon content was also evaluated by reflectance. Despite the fact that the sampling was not enough to indicate the contribution of each emission source, grouping analysis statistical method allowed to identify two main sources of the particulate matter in suspension: dust soil and sugar cane burning residues

Metais tóxicos, tais como Ni, V, Zn, Cu, Cr, Mn, e metalóides, como As e Se e seus compostos estão associados normalmente com as partículas de pequeno diâmetro presentes nos aerossóis atmosféricos. Esse fato é importante, principalmente, quando se refere à saúde pública, pois esta é considerada a fração respirável das partículas que podem penetrar profundamente dentro dos pulmões e causar danos aos alvéolos. A concentração de metais traço na atmosfera, em geral, mostram níveis muito baixos, a determinação da composição elementar destas partículas requer o uso de técnicas analíticas apropriadas tais como: Indução de Partículas por Emissão de Raios X (PIXE), Análise por Ativação Neutrônica (AAN) e Espectrometria por Fluorescência de Raios X, dentre outras. O principal objetivo deste estudo foi a identificação das fontes de emissão de partículas grossas (MP10) e finas (MP2.5) presentes nos aerossóis atmosféricos da Região Metropolitana de Belo Horizonte. A Análise por Ativação Neutrônica pelo método-k0 (k0-AAN) combinada com a Fluorescência de Raios X por Energia Dispersiva (ED-XFR) foram usadas para medir a concentração dos elementos traço presentes em cada amostra. Altos níveis de concentração de particulados especialmente MP2.5, foram medidos durante o período de amostragem. Em geral, a qualidade do ar variou de Razoável a Inadequada. O modelo receptor usado para a identificação das principais fontes emissoras foi a Análise dos Componentes Principais (APC). Os resultados mostraram que os principais elementos presentes no material particulado inalável (MP2.5 e MP10) foram Ag, Al, As, Au, Ba, Br, Ca, Cl, Cr, Cu, Fe, K, Mn, Na, , S, Sb, Sc, Si, Ti, W e Zn. Os resultados para análise multivariada mostram claramente quatro fontes poluidoras, sendo estas: emissões veiculares; re-suspensão de poeira de solo/asfalto; aerossóis secundários associados com a emissão de SO2; e emissões industriais associadas com a queima de combustíveis fósseis. / Toxic metals, such as Ni, V, Zn, Cu, Cr, Mn and metalloids as As and Se and their compounds are mainly associated with the smaller diameter particulates present in the atmospheric aerosols. This fact is important, principally, when it concerns public health, because this is considered the breathable fraction of particles that can penetrate deeply into the lungs and cause damage to the alveoli. Once in the atmosphere the concentrations of trace metals, in general, show very low levels, thus the determination of the elementary composition of those particles requires the use of appropriate analytical techniques such as Particle Induced X-Ray Emission (PIXE), Neutron Activation Analysis (NAA) and X-Rays Fluorescence spectrometry (XRF), among others. The main objective of this study was the identification of the generating sources of gross (PM10) and fine (PM2.5) particles present in the atmospheric aerosols of the metropolitan region of Belo Horizonte. Neutron Activation Analyses by k0-method (k0-NAA) combined with Energy Dispersed by X-Ray Fluorescence was used to measurement of the concentration of trace elements present in each sample. High levels of particulate concentrations, especially PM2.5, were measured during the sampling period. In general, the air quality varied from Reasonable to Inadequate. The receptor model used to assist in the identification of the main emission sources was the Principal Components Analysis. The results showed that the main elements presents in particulate inhalable matter (PM2.5 and PM10) were Ag, Al, As, Au, Ba, Br, Ca, Cl, Cr, Cu, Fe, K, Mn, Na, , S, Sb, Sc, Si, Ti, W and Zn. The results for multi-variable analyses shown clearly four pollutant sources, these being: vehicular emissions; resuspended soil/asphalt powder; secondary aerosols associated with emission of SO2; and industrial emissions associated with fossil oil burning.

O resíduo estudado neste trabalho é originado do processo de obtenção de alumínio metálico, de grande interesse no Brasil pelo fato do país ser detentor de algumas das maiores reservas do mineral bauxita no mundo, utilizado como fonte de alumínio. Tendo como estratégia a geração de resíduo zero, colaborando para as tecnologias ambientalmente amigáveis, este trabalho estuda a incorporação de um resíduo resultante da recuperação de alumínio presente na escória gerada durante o processo de produção primária do alumínio metálico, por plasma térmico. Utilizando-se o diagrama de equilíbrio de fases do sistema Al2O3-CaO-SiO2, fez-se a adequação das composições visando a incorporação de resíduo no produto cerâmico sem alterar as características de processamento do material. A obtenção de vidros e de fritas vitrocerâmicas com o resíduo borra branca foi realizada fazendo-se a fusão das composições calculadas e, para os vitrocerâmicos, tratamento térmico posterior de devitrificação. Os produtos obtidos foram caracterizados utilizando-se técnicas de análise tais como difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia do infravermelho (FTIR). Foi possível obter material vitrocerâmico com até 30% de resíduo de alumínio, após a fusão a 1300°C e devitrificação a 900°C. Em adição, o resíduo demonstrou ser um promissor material auxiliar na formação de fases cristalinas em baixos tempos de tratamento térmico. / This work studies the residue obtained from the process of aluminum metal extraction activities, a great interest process, because of Brazil own some of the biggest bauxite mineral reserves in all the world. As a useful choice for no residue generation, and a support for environmentally friendly technologies, this work studies the white dross residue (WDR), from the process of aluminum metal reduction by thermal plasma. The phase equilibrium diagram of Al2O3-Ca O-SiO2 system was used to calculate the compositions. The WDR were incorporated in a ceramic product without modifying its principal characteristics. The fusion and devitrification treatments were studied. XRD (X-ray diffractometry), SEM (scanning electron microscopy) and FTIR (transformed Fourier infrared) were used to investigate the glass and glassceramic samples. These techniques showed that is possible to get glassceramic with up to 30 mass% of WDR after molten at 1300 deg C and annealed at 900 deg C. In addition, the WDR showed to be a promising material in attainment of crystalline phases in less times of heat treatment for annealing.

O objetivo principal do trabalho foi a avaliação da composição química do material particulado em suspensão na atmosfera em Londrina/PR e Piracicaba/SP. A amostragem foi realizada nas estações de verão e inverno, utilizando-se um amostrador tipo stacker, permitindo a coleta simultânea de particulados fino (partículas com diâmetro aerodinâmico menor que 2,5 \'mü\'m) e grosso (entre 2,5 e 10 \'mü\'m), utilizando filtros com 47 mm de diâmetro e diâmetros de poros de 0,4 e 8 \'mü\'m, respectivamente.Para a análise das amostras, foi utilizada a técnica de fluorescência de raios X por dispersão em energia (EDXRF). As excitações e detecções dos raios X característicos foram realizadas sob atmosfera de ar e vácuo, quantificando-se os elementos químicos na faixa do Al ao Zr. Os espectros de raios X obtidos foram interpretados com o auxílio do programa AXIL. A quantificação dos elementos químicos foi realizada pela metodologia dos parâmetros fundamentais. Foi utilizado também um microscópio eletrônico de varredura acoplado a um sistema de fluorescência de raios X por dispersão em energia para a caracterização química e morfológica dos principais grupos de partículas existentes no material particulado. A metodologia de análise de agrupamento foi usada para identificar as possíveis fontes de emissão ou de formação do material particulado / The main objective of this work was the chemical composition evaluation of the suspended particulate matter in the Londrina/PR and Piracicaba/SP atmospheres. The sampling was accomplished in the summer and winter seasons, with a stacker filter holder, which allowed the simultaneous collection of fine particulates (particles with aerodynamic diameter smaller than 2,5 \'mü\'m) and gross particulates (particles between 2,5 and 10 \'mü\'m), using filters of 47 mm diameter and pore diameters of 0,4 and 8 \'mü\'m, respectively. The samples analysis was accomplished with the energy dispersive X-ray fluorescence (EDXRF) technique. The excitation and detection of the characteristic X-rays were done in air atmosphere and vacuous, quantifying the chemical elements in the range from Al to Zr. The obtained X-rays spectra were interpreted with the aid of the AXIL software. The chemical elements quantification was accomplished by the fundamental parameters methodology. It was also employed a scanning electronic microscope (SEM/EDS) connected to an energy dispersive X-ray fluorescence system for the chemical and morphologic characterization of the main groups of existent particles in the particulate matter. The grouping analysis methodology was used to identify the possible emission or formation sources of the particulate matter

Neste trabalho é descrito um procedimento para a determinação quantitativa da espessura e composição química de filmes finos, por fluorescência de raios X por dispersão de comprimento de onda (WDXRFS), utilizando-se o método de Parâmetros Fundamentais (FP). Este método foi validado dentro dos padrões de garantia de qualidade e aplicado as amostras de Al, Cr, TiO2, Ni, ZrO2 (monocamada) e Ni/Cr (duplacamada) sobre vidro; Ni sobre aço inoxidável e zinco metálico e TiO2 sobre ferro metálico (monocamada), as quais foram preparadas por deposição física de vapor (PVD). Os resultados das espessuras foram comparados com os métodos de Absorção (FRX-A) e Retroespalhamento de Rutherford (RBS), demonstrando a eficiência do método de parâmetros fundamentais. As características estruturais das amostras foram analisadas por difração de raios X (DRX) e mostraram que os mesmos não influenciam nas determinações das espessuras. / In this work a procedure is described for thickness and quantitative chemical composition of thin films by wavelength dispersion X-ray fluorescence (WDXRF) using Fundamental Parameters method. This method was validated according to quality assurance standard and applied sample Al, Cr, TiO2, Ni, ZrO2 (single thickness) and Ni/Cr (double thickness) on glass; Ni on steel and metallic zinc and TiO2 on metallic iron (single thickness), all the sample were prepared for physical deposition of vapor (PVD). The thickness had been compared with Absorption (FRX-A) and Rutherford Backscattering Spectrometry (RBS) methods; the result showed good efficiency of the fundamental parameters method. Sample structural characteristics analyzed by X ray diffraction (XRD) showed any influence in the thickness determinations.