Avaliação de métodos de calibração utilizando a técnica LIBS aplicada a análises de amostras agrícolas

Abstract

A técnica LIBS (laser induced breakdown spectroscopy) consiste em analisar o espectro de emissão obtido a partir do refriamento de um plasma induzido por laser. As propriedades das linhas de emissão, como largura, forma e deslocamento fornecem informações sobre a temperatura do plasma gerado. Ao garantir a formação de um plasma que se encontra nas condições de equilibrio termodinâmico local, a temperatura de excitação eletronica do plasma pode ser usada para descrever suas caracteristcas. Nesse sentido, esse trabalho teve como objetivo o estudo detalhado das propriedades do plasma, para permitir a implementação de funções em uma rotina python que realizassem o cálculo da temperatura do plasma sobre um conjunto extenso de dados. Para um conjunto de 120 amostras de sementes de Brachiaria, os espectros fornecidos pelo espectrometro no formato de dataframes, foram tratados e analisados de forma a gerar espectros médios, a partir de um conjunto 50 espectros associados a cada amostra. O conjunto de dados utilizado foi medido por colaboradores em outras instituições. Através dos espectros médios e da base de dados NIST, foram identificados quatro linhas de emissão de cálcio ionizado (Ca I e Ca II). Após a identificação das linhas, uma rotina desenvolvida anteriormente, analisou os espectros médios e forneceu 120 dataframes com as intensidades dos picos de emissão para cada linha de cálcio. As funções desenvolvidas recebem os dataframes exportados com as intensidades de emissão, os valores do coeficiente de Einstein, comprimento de onda associado a cada dataframe, degenerescência e energia do nível excitado, calcula os valores para ambos os eixos do plano de Boltzmann, realiza a regressão linear e obtém os valores para a temperatura do plasma gerado de cada amostra analisada. Por fim, a rotina exporta um novo dataframe que contém valores de temperatura para todas as amostras. Analisando os resultados, a média das temperaturas das amostras classificadas como baixo vigor é de 23619.64 K, enquanto a temperatura das amostras classificadas como alto vigor é em média 24146.53 K.