Tem LIBS, vai viajar

10 de novembro de 2020

Conheça o Dr. Richard Hark, químico orgânico sintético, cientista conservacionista e entusiasta da LIBS

Handheld LIBS e Dr. Richard Hark têm um longo relacionamento que parece uma série de aventuras, onde a parceria com uma empresa como a SciAps leva a lugares inesperados.

“Acho que você poderia dizer que tenho sido um testador beta do SciAps, o que significa que levo os instrumentos ao seu limite, usando-os de maneiras inovadoras”, diz Hark.. “Mas gostaria de pensar que ajudei, através de feedback, de alguma forma ao longo dos anos.”

Hark contribuiu para melhorias importantes, como uma correção de software que evita o superaquecimento do laser nas unidades SciAps LIBS e uma melhoria na forma como os dados são exportados no SciAps XRF.

‍Hark trabalhou com LIBS enquanto a tecnologia amadurecia

‍No início, o analisador SciAps Z-500 era limitado, pois chegava a apenas 675 nanômetros, o que era ótimo para um portátil, mas perdia as linhas importantes do potássio, que é um elemento significativo na identificação de minerais e na análise de rochas. O sistema laboratorial existente foi muito além disso. Assim, Hark usou o SciAps Z-500 original para focar em trabalhos qualitativos, como identificar as fontes geográficas de minerais usando o conceito de impressão digital geoquímica.

“O Z-500 teve bastante sucesso em distinguir o país de origem em muitos projetos iniciais”, diz Hark.

Com o tempo, a análise quantitativa, como a medição do carbono no aço, tornou-se uma das aplicações mais fortes do SciAps LIBS.

“Agora, os sistemas LIBS portáteis, dos quais a unidade SciAps foi a primeira, são comparáveis aos sistemas de laboratório para uma variedade de aplicações”, diz Hark.

Ele usou o LIBS para analisar aparentemente tudo sob o sol, desde materiais perigosos encontrados pelos socorristas até moedas de prata históricas, conchas e até mesmo fragmentos de cerâmica no sítio histórico de Jamestown, na Virgínia.‍

Trabalho inicial - forense e socorristas

‍Hark treinou como um químico orgânico sintético, e suas primeiras aplicações LIBS de laboratório foram associadas ao seu interesse em forense, uma conseqüência de seu trabalho com reagentes de revelação de impressões digitais latentes, que são usados para visualizar impressões latentes em superfícies porosas como papel, papelão, moeda, papel de parede, etc

Naquela época, ele estava trabalhando com “o Serviço Secreto dos EUA e algumas outras agências de três letras que viam muito valor no LIBS”, diz ele, então escreveu uma proposta para ver se poderia adquirir instrumentação. Hark usou sua bolsa para construir seu próprio sistema, usando componentes individuais, para análise geológica e trabalho exploratório com forense. Quando ele aprendeu o Laboratório de Pesquisa do Exército dos EUA estava focando na detecção de materiais perigosos como uma extensão do LIBS, fornecendo respostas rápidas no campo para os socorristas, ele utilizou seu treinamento como técnico de materiais perigosos e sua experiência com a tecnologia LIBS emergente para apoiar um projeto com financiamento fornecido pelo Congresso. O projeto foi frutífero para o desenvolvimento do LIBS e para Hark, que finalmente conseguiu um bom sistema LIBS de laboratório.

‍Ciência do patrimônio cultural — pinturas e pigmentos

‍Ainda usando o sistema LIBS de laboratório, Hark envolveu-se profundamente no trabalho de ciência do patrimônio cultural. Ele passou um ano sabático inteiro em Londres trabalhando no Victoria and Albert Museum usando técnicas como espectroscopia de fluorescência de raios X e espectroscopia Raman para analisar pigmentos em manuscritos e pinturas. Mais tarde, ele continuou esse trabalho usando os primeiros handhelds, da SciAps.

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Em 2015, o Dr. Richard Hark trabalhou com a tecnologia SciAps de primeira geração para analisar artefatos da dinastia Song do Norte do século XII século 12.

‍SciAps apresenta LIBS portátil

‍Dez anos depois de seu primeiro encontro com o LIBS, Hark ouviu falar de uma nova startup, a SciAps, Inc.

“Vi que o SciAps criou um instrumento LIBS portátil, algo em que meus colaboradores e eu estávamos muito interessados. Poderíamos levá-lo para o campo, tanto para aplicações do tipo socorristas quanto para trabalhos geoquímicos”, diz Hark.

A SciAps concordou em emprestar-lhe um instrumento. “Antes de haver um programa oficial de empréstimos acadêmicos, eu era o programa de empréstimos”, diz Hark rindo. Hark usou o dispositivo portátil nascente em conjunto com o laboratório LIBS. Com seus coautores de graduação em Juniata College em Huntington, Pensilvânia, Hark publicou vários artigos envolvendo instrumentos portáteis e de laboratório para análise geoquímica.

“Nos termos da comparação – por exemplo, identificando diferentes tipos de minerais carbonáticos – o LIBS portátil se saiu um pouco melhor porque tinha uma resolução um pouco melhor do que a versão de laboratório”, diz Hark.

Em 2019, ele e coautores, incluindo Andrew Somers, do SciAps, revisaram a expansão das aplicações de geoquímica em "Espectroscopia de quebra induzida por laser - Uma ferramenta analítica emergente para exploração mineral" em Minerais. À medida que os instrumentos se desenvolviam e melhoravam no SciAps, Hark pôde ver cada vez mais utilidade nos analisadores, compartilhando o que estava aprendendo por meio da publicação. Os destaques incluem três capítulos de livros e agora um artigo de revisão que acaba de ser publicado em Spectrochimica Acta B, Espectroscopia Atômica em LIBS portáteis e de mão.

‍Os aplicativos mais recentes

‍Hark concluiu recentemente um projeto usando apenas instrumentos SciAps - XRF, Raman e LIBS - para Associados JR Plumer, realizando análises de solo em conjunto com o Corpo de Engenheiros do Exército Laboratório de Pesquisa e Engenharia de Regiões Frias em New Hampshire.

‍Seus três objetivos eram atualizar a atual tecnologia portátil para análise química; projetar um sistema multissensor baseado nessas tecnologias para a análise química rápida e in situ de solos e outros materiais de interesse militar; e investigar o benefício de desempenho de classificação/discriminação que pode ser alcançado através de pré-processamento avançado de sinais e fusão de dados.

“O ponto principal desse trabalho foi usar uma combinação de instrumentos portáteis e, em seguida, usar ferramentas de aprendizado de máquina para fundir os resultados dos dados”, diz Hark.

Na sua função de cientista da JR Plumer Associates, Hark está agora trabalhando em um novo projeto para o Laboratório de Pesquisa do Exército dos EUA, envolvendo análise de materiais compósitos. Ele também voltou ao trabalho com patrimônio cultural, em sua nova posição como Cientista de Conservação no Yale University Institute for the Preservation of Cultural Heritage, onde ele continua a trazer o SciAps LIBS para suas pesquisas. Atualmente, Hark está trabalhando na identificação de mogno e sósias de mogno em peças de mobiliário de museu para que conservadores e curadores entendam melhor sua coleção e as matérias-primas usadas para produzir móveis.

“Gostei muito de trabalhar com SciAps ao longo dos anos. Eles emprestaram os instrumentos e forneceram apoio, mas também estão dispostos a falar sobre resultados e a me ajudar se eu tiver alguma dificuldade. Conversei com outras pessoas que trabalharam com SciAps e essa é uma história bastante consistente”, diz Hark.

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Publicações selecionadas

Wingel, K., Hark, R., Schilling, K., Schwarz, C., Bezur, A. “Eflorescência nas pinturas de Edwin Austin Abbey: exame, análise e limpeza da flor da superfície no Espírito da Luz,” In Proceedings of the Conference on Modern Oil Paints. Amsterdã, Holanda: Springer, submetido.
Harmon, RS, Throckmorton, CS, Hark, RR, Gottfried, JL, Woerner, G., Harpp, K., Collins, LM, “Discriminando centros vulcânicos com espectroscopia portátil de quebra induzida por laser (LIBS),” J. Archaeological Sci . 2018, 98, 112-127.
Harmon, RS, Hark, RR, Throckmorton, CS, Rankey, EC, Wise, MA, Somers, AM, Collins, LM “Geochemical Fingerprinting by Handheld Laser-induzida Breakdown Spectroscopy (LIBS),” Geostand. Geoanal. Res. 2017, 41, 563-584.
The Art & Science of Portrait Miniatures, Jennifer L. Streb e Richard R. Hark, Juniata College Press: Huntingdon, PA, 2015.
Harmon, RS, Russo, RE, Hark, RR, “Aplicações de espectroscopia de quebra induzida por laser para análise geoquímica e ambiental: uma revisão abrangente”, Spectrochim. Acta B 2013, 87, 11-26.
Clark, RJH, Hark, RR, Salvadó, N., Butí, S., Pradell, T. “Estudo espectroscópico das pinturas murais da Igreja de Santa Eulália de Unha,” J. Raman Spectrosc., 2010, 41, 1128- 1134.
Hark, RR, Clark, RJH "Microscopia Raman de diversas amostras de lápis-lazúli em vários comprimentos de onda de excitação", AIP Conference Proceedings 2010, 1267, 315.
Burgio, L., Clark, RJH, Hark, RR “Microscopia Raman e análise de fluorescência de raios-x de pigmentos em recortes de manuscritos italianos medievais e renascentistas,” Proc. Natl Acad. ciência EUA, 2010, 107, 5726-5731.
Burgio, L., Clark, RJH, Hark, RR “Investigações espectroscópicas de pigmentos modernos em miniaturas supostamente medievais pelo chamado 'falsificador espanhol'”, J. Raman Spectrosc., 2009, 40, 2031-2036.
Burgio, L., Clark, RJH, Hark, RR, Rumsey, MS, Zannini, C. “Investigações espectroscópicas de miniaturas Bourdichon: obras-primas de luz e cor,” Appl. Spectrosc., 2009, 63, 611-620.

Descubra um incrível mundo de aplicativos disponíveis para LIBS e XRF portáteis

A SciAps, Inc. é uma fabricante líder de analisadores portáteis de XRF e LIBS, capaz de medir praticamente todos os elementos, em quase todos os materiais. Esses instrumentos inovadores têm expandido as aplicações para medições portáteis e em campo de elementos, minerais e compostos em todas as principais indústrias do mundo.

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