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dc.contributor.authorCastro, Jeyne Pricylla de
dc.date.accessioned2022-11-21T17:39:09Z
dc.date.available2022-11-21T17:39:09Z
dc.date.issued2017-02-10
dc.identifier.citationCASTRO, Jeyne Pricylla de. Uso da técnica laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) para análise direta de ligas metálicas: estratégias de normalização, calibração univariada e multivariada e modelos de classificação. 2017. Dissertação (Mestrado em Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2017. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/17051.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/17051
dc.description.abstractThis academic master's dissertation was devoted to the development of analytical methods for the determination of Al, Cr, Cu, Fe, Mn, Mo, Ni, Ti, V and Zn in alloys and steels. The main purpose of the study was to present the Laser-induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) as a viable alternative for the direct analysis of alloys and steels using chemometric tools to interpret the obtained data. Initially, the optimization of the parameters of the LIBS equipment was done using Doehlert design, varying the laser energy in 7 levels (30 to 80 mJ), delay time in 5 levels (0 to 2 μs) and spot size in 3 levels (50 to 150 μm). The chosen compromise condition was 60 mJ of energy, 0.9 μs of delay time and 100 μm of spot size, which were applied to 80 samples. The reference values of the analytes were obtained using the X-ray Fluorescence (XRF) technique for the construction of calibration models.To minimize signal variations and sample matrix differences, twelve normalization modes were tested and two calibration strategies were studied: multivariate calibration using Partial Least Squares (PLS) and univariate calibration using area and height of several emission lines. Thus, we search to identify the best mode of normalization, emission line and calibration strategy for each analyte. For most analytes, there was no significant difference between the normalization modes and also between the univariate and multivariate calibration. Classification models were applied to identify the samples in 3 different groups. K-nearest neighbor (KNN), Soft independent modeling of class analogy (SIMCA) and Partial-least squares-discriminant analysis PLS-DA were used in 3 different matrices: concentrations obtained using XRF, height and area of the LIBS emission lines (total of 57 emission lines). When comparing the models, some merit figures were evaluated, such as accuracy, sensitivity, false alarm rate and specificity. The classification model that obtained the best results was KNN. As a conclusion of the work, factorial design was useful to obtain an adequate analysis condition for all analytes and samples simultaneously, saving time and resources. Normalization modes were effective to minimize signal variations and differences in sample matrices. Univariate models were more satisfactory than multivariate models. In the case of classification models, it was possible to identify the samples, being the KNN model more efficient than the others.eng
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)por
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectLigas metálicaspor
dc.subjectModelos de classificaçãopor
dc.subjectPlanejamento de experimentospor
dc.subjectMetal alloyseng
dc.subjectClassification modelseng
dc.subjectDesign of experimentseng
dc.titleUso da técnica laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) para análise direta de ligas metálicas: estratégias de normalização, calibração univariada e multivariada e modelos de classificaçãopor
dc.title.alternativeUse of laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) technique for direct analyses of metallic alloys: normalization strategies, uni and multivariate calibrations and classification modelseng
dc.typeDissertaçãopor
dc.contributor.advisor1Pereira Filho, Edenir Rodrigues
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3394181280355442por
dc.description.resumoEsse trabalho foi dedicado ao desenvolvimento de métodos analíticos para a determinação de Al, Cr, Cu, Fe, Mn, Mo, Ni, Ti, V e Zn em ligas metálicas. A principal proposta do estudo foi apresentar a Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) como uma alternativa viável para a análise direta de amostras de ligas e aços utilizando ferramentas quimiométricas para interpretar os dados obtidos. Inicialmente, realizou-se a otimização dos parâmetros do equipamento LIBS utilizando planejamento fatorial do tipo Doehlert, variando a energia do laser em 7 níveis (30 a 80 mJ), delay time em 5 níveis (0 a 2 μs) e o spot size em 3 níveis (50 a 150 μm). A condição de compromisso escolhida foi 60 mJ de energia, 0,9 μs de delay time e 100 μm de spot size, a qual foi aplicada em 80 amostras. Os valores de referência dos analitos foram obtidos utilizando a técnica de Fluorescência de Raios-X (X-ray fluorescence, XRF) para a construção de modelos de calibração. Para minimizar as variações do sinal e as diferenças das matrizes das amostras, foram testados doze modos de normalizações e duas estratégias de calibração. Foram estudadas: calibração multivariada utilizando Partial Least Squares (PLS) e calibração univariada empregando área e altura de várias linhas de emissão. Assim, buscou-se a identificação do melhor modo de normalização, linha de emissão e estratégia de calibração para cada analito. Para a maioria dos analitos, não houve diferença significativa entre os modos de normalização e também entre a calibração univariada e multivariada. Além dos modelos de calibração, foram aplicados modelos de classificação para identificar as amostras em 3 grupos diferentes. K-nearest neighbor (KNN), Soft independent modeling of class analogy (SIMCA) e Partial-least squares-discriminant analysis PLS-DA foram utilizados em 3 matrizes diferentes: concentrações obtidas por XRF (valores de referência), área e altura das linhas de emissão da LIBS (total de 57 linhas de emissão). Ao comparar os modelos, foram avaliadas algumas figuras de mérito como exatidão, sensibilidade, taxa de falso alarme e especificidade. O modelo de classificação que obteve melhores resultados foi o KNN. Como conclusão do trabalho, o planejamento fatorial foi útil para obter uma condição adequada de análise para todos os analitos e amostras simultaneamente, economizando tempo e recursos. Os modos de normalização foram eficazes para minimizar as variações dos sinais e as diferenças nas matrizes das amostras. Os modelos univariados foram mais satisfatórios do que os multivariados. No caso dos modelos de classificação, foi possível identificar as amostras, sendo o modelo KNN mais eficiente do que os demais.por
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Química - PPGQpor
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICApor
dc.description.sponsorshipId2014/22408-4por
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/6327313723314696por


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