Notas Técnicas

Espectrómetros GDS (Glow Discharge Spectrometry) para análisis de recubrimientos (Galvanizados, Tratamientos térmicos, Pinturas, Electrodeposición, etc.)

Se trata de espectrómetros por emisión atómica que funcionan mediante una descarga iónica sobre una muestra sólida que hace las veces de cátodo.
Esta descarga tiene la particularidad de efectuar sobre la muestra una erosión paralela muy precisa, que permite cuantificar en profundidad los elemetos constituyentes del recubrimiento, tanto los de la base como los de la zona de interfase entre ambos, así como el mismo sustrato.
Como ejemplo, se ilustra la impronta dejada sobre una muestra de acero galvanizado, donde se puede apreciar la perfecta erosión efectuada por la descarga GDS.
Con este método, se pueden analizar superficies tanto de metales sobre metales o no metales como de no metales sobre metales o no metales. Esto implica que cualquier superficie recubierta puede ser analizada como un perfil de profundidad hasta llegar al sustrato. Además, puede efectuar el análisis elemental general sobre metales no recubiertos, exhibiendo alta precisión, sensibilidad y linealidad.

En adelante, traduciremos la sigla GDS como Espectrometría por Descarga Iónica”, lo que responde, según nuestro criterio, a su teoría de funcionamiento más que a lo que se expresa en inglés. Dicho concepto de funcionamiento se trata de explicar a continuación.

La GDS hizo su primera aparición comercial en 1968, habiendo sido inicialmente diseñada para el análisis general espectrométrico de los metales y sus aleaciones.
Desde su introducción, este método se ha desarrollado especialmente y ha asimismo obtenido un gran suceso en las áreas de estudio de superficies y recubrimientos.

La GDS o Espectrometría de Descarga Luminiscente (según una traducción literal de "Glow Discharge Spectrometry") es un sistema de análisis superficial de sólidos, fundamentalmente para determinar los perfiles elementales en prufundidad de recubrimientos, aunque también puede analizar muestras sólidas en sentido general.

Comparada con las técnicas convencionales de excitación, la característica más llamativa de la GDS es su gran habilidad para discernir la definición de las capas superficiales en el material examinado, a la vez que analiza su composición química.
La información analítica puede ser obtenida no solamente resuelta integral sino espacialmente, ya que es posible efectuar un preciso análisis en profundidad.
En el campo de los análisis metalúrgicos, la GDS es una solución ideal para el análisis de perfiles de concentración y análisis superficial.
El análisis de superficie o de áreas superficiales cercanas del material tratado  puede monitorear toda clase de procesos de tratamientos superficiales, así como procesos de recubrimientos superficiales.
El espesor de recubrimiento y la composición  química pueden ser medidos con precisión usando la técnica del perfil de profundidades.
GDS es el método preferido de análisis para materiales que eran anteriormente imposibles de analizar por métodos tradicionales, resultando en uno de los métodos más rápidos disponibles.

Principio de operación

Aplicando una tensión de CC entre el cátodo hueco y la muestra, el gas argón se enciende (ioniza) y se crea de esa forma un plasma de baja presión.
La distribución homogénea del campo asegura que la superficie de la muestra se erosione de forma pareja a causa del bombardeo energético de los iones de argón.
Los átomos libres de la muestra se difunden dentro del plasma. El proceso completo se conoce como erosión catódica.
En la región del plasma, los átomos de la muestra se excitan debido a las colisiones con los electrones de alta energía y con los iones metaestables de argón. Los átomos excitados emiten su espectro de líneas característico.
El espectro de líneas del elemento respectivo se detecta mediante un sistema dispersor y detector y se convierte mediante el software asociado en valores de concentración específicos.

Conclusión

En el plasma de CC, la muestra a ser ensayada se utiliza como cátodo, sellado por un anillo “O”. La superficie ablacionada de la muestra depende del diámetro del ánodo. Cada dispositivo de SPECTRUMA puede equiparse con tamaños variables de ánodos, con valores de 1 mm; 2,5 mm; 4 mm y 8 mm de diámetro, los que determinarán el área de la muestra a ser examinada.


Lámpara de descarga RF

Para el análisis de materiales no conductores, tales como pinturas, lacas y otras capas no conductoras, así como los óxidos, SPECTRUMA ha desarrollado el generador de radiofrecuencia (RF) con mudo pulsante. Una característica destacable de este generador RF es que permite producir condiciones para un plasma estable en muy corto tiempo por su concepción de lazo abierto, asegurando la medición de las capas superficiales. El generador de RF SPECTRUMA no requiere del uso de tiempo extra usado por las redes de adaptación necesarias para los generadores RF convencionales. La muestra es enfriada entre pulsos, lo que simplifica el an´lisis de aquellas muestras que son térmicamente sensibles. Sin esta función, el análisis de celdas fotovoltaicas de película delgada resultaría extremadamente dificil de conseguir.


Unidad Universal de Muestras (USU)

Este accesorio es una de las herramientas especiales de SPECTRUMA usada para el análisis de muestras de varios tamaños y formas. Además, cada una de las muestras muy finas puede medirse directamente, lo cual de otra manera puede no resistir el  estrés mecánico provocado por el vacío.

SPECTRUMA Analytik GmbH es una compañía líder en el campo de análisis elemental instrumental desde 1982. Su especialización en espectrómetros por descarga iónica o luminiscente (GDS = Glow Discharge Spectrometry) asegura que su conocimiento, experienci ay compromiso con esta técnica son superlativos e inigualados en el mundo entero.
SPECTRUMA opera con un rango de equipos completo que satisface con alguno de ellos las necesidades de cualquier laboratorio, además de ofrecer orgullosamente su tecnología “made in Germany”. En nuestro país, COASIN asegura el servicio pre y post venta imprescindible para dar la máxima cobertura y confiabilidad a estos productos.

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