Analysis of ancient pottery and ceramic objects using X-ray fluorescence spectrometry

Archaeology has been called 'the science of the artefact' and nothing demonstrates this point better than the current interest displayed in provenance studies of archaeological objects. In theory, every vessel carries a chemical compositional pattern or 'fingerprint' identical with the clay from which it was made and this relationship is basic to provenance studies. The reasoning behind provenance or sourcing studies is to probe into this past and attempt to re-create prehistory by obtaining information on exchange and social interaction. This paper discusses the use of XRF spectrometry for the analysis of ancient pottery and ceramics to examine whether it is possible to predict prehictoric cultural exchanges.

Análise multielementar em folhas de Nerium oleander L. usando fluorescência de raios X por dispersão em energia

Desde o início do século XX, a poluição do ar nos grandes centros piorou em consequência processo de industrialização e urbanização, juntamente com o rápido crescimento populacional e do transporte motorizado. Algumas espécies de plantas absorvem os poluentes atmosféricos pelas suas folhas e então, fixa-os em sua matriz, tornando-se assim um biomonitor de poluição nessa área. Assim, a análise foliar dessas espécies de vegetal pode ser usado como monitoramento ambiental. Uma das plantas que tem a habilidade de reter certos elementos químicos do ambiente e pode ser usada como biomonitor é a Nerium oleander L.. Neste estudo utilizou-se folhas de Nerium oleander L. para avaliar os níveis de poluição ambiental em uma sub-região da Região Metropolitana do Rio de Janeiro através da Fluorescência de Raios X (EDXRF). O sistema de EDXRF foi desenvolvido no próprio laboratório e consiste de um sistema portátil de XRF formado por um mini tubo raio X de baixa potência (anodo de Ag e operação em 20 kV/50 μA) e um detector de SiPIN. As amostras de Nerium oleander L. foram coletadas de plantas adultas. As amostras foram coletadas durante as quatros estações do ano (verão, outono, inverno e primavera). Todas as folhas foram coletadas a uma distância superior de 1,5 m em relação ao solo. As amostras foram acondicionadas em sacos plásticos e depois da chegada ao laboratório foram colocados sob refrigeração a 5 C. No laboratório, as amostras foram limpas com um pincel com cerdas macias para retirar a poeira. Depois disso, as amostras foram colocadas na estufa a 60 C por 48 h. Em seguida, as amostras foram pulverizadas (44 μm). Depois desse processo, alíquotas de 500 mg de massa foram prensadas a uma pressão de 2.32×108 por cerca de 15 minutos, afim de se obter pastilhas finas com diâmetro de 2,54 cm e densidade superficial de 100 mg/cm2. Foi possível detectar a concentração de 13 elementos: S, Cl, K, Ca, Mn, Fe, Cu, Zn, Br, Rb, Sr, Ba e Pb. A partir da concentração de cada elemento foram obtidos os mapas de distribuição elementar da área de estudo para cada estação. A análise da correlação de Pearson mostrou que existe uma correlação significativa entre os elementos Fe, Zn, Ba e Pb, entre os elementos Ca e Sr e entre os elementos Cl, K, Rb. A análise do PCA (Análise por Componentes Principais) mostrou que existem dois fatores principais da emissão de poluição ambiental: emissão por ressuspensão do solo (Cl, K, Ca, Mn, Rb e Sr) e emissões veiculares e industriais (Fe, Zn, Ba e Pb). O estudo da poluição ambiental através da técnica de EDXRF utilizando folhas de Nerium oleander L. como biomonitor se mostrou uma técnica de baixo custo e eficiência substancial na determinação da concentração elementar dos poluentes atmosféricos.

Análise multielementar em peças de ouro antigo utilizando fluorescência de raios X por dispersão em energia

Os métodos de análise não destrutiva vêm sendo largamente empregados na área de Arqueometria. Estes métodos analisam artefatos históricos e obras de arte fornecendo informações da composição, das técnicas utilizadas e do local de manufatura da época. Assim, é possível fazer a datação, estabelecer a autenticidade e avaliar técnicas de conservação e restauração. A Fluorescência de Raios X por Dispersão de Energia (EDXRF) é um método que permite fazer análises quantitativas e qualitativas multielementares dos artefatos de forma não destrutiva. Neste estudo foram analisados artefatos compostos por ouro de diferentes épocas através da técnica de Fluorescência de Raios X por Dispersão em Energia (EDXRF). Dentre os artefatos, encontram-se brincos, pingentes, estatuetas e adornos de roupa cedidos pelo Instituto de Pesquisa Histórica e Arqueológica do Rio de Janeiro (IPHARJ). As análises foram realizadas através do sistema comercial ARTAX 200. Este sistema possui ânodo de Molibdênio. Foi utilizado um filtro de alumínio com 315 μm de espessura e foi operado em 40 kV, 250 μA com 300 s de aquisição. As concentrações de Cu, Au e Ag foram obtidas através da curva de calibração feita com padrões de ouro de 24k, 18k, 16k, 14k, 12k e 10k. Os resultados mostram que todas as peças contêm ligas metálicas e ouro em diferentes concentrações em sua composição. A partir das diferenças nas concentrações de ouro, foi possível classificar as peças quanto à pureza do ouro (quilatagem). Além disso, foi possível estimar a época em que estas peças foram manufaturadas a partir da comparação dos resultados encontrados com aqueles encontrados na literatura.

Composition analysis of high-Tc superconducting thin films by quantitative x-ray fluorescence

A method is presented for determining the composition of thin films containing the elements Bi, Sr, Br, Cu, and Ca. Quantitative x-ray fluorescence (XRF) consisting of radioactive sources (secondary foil excitor 241Am-Mo source and 55Pe source), a Si(Li) detector, and a multichannel analyzer were employed. The XRF system was calibrated by using sol gel thin films of known element composition and also by sputtered thin films analyzed by the conventional Rutherford Back Scattering (RBS). The XRF system has been used to assist and optimize the sputter target composition required to produce high-Tc BiSrCaCuO films with the desired metal composition.

Analytical methodologies based on X-Ray Fluorescence Spectrometry (XRF) and Inductively Couple Plasma Spectroscopy (ICP) for the assessment of metal dispersal around mining environments

La investigació que es presenta en aquesta tesi es centra en l'aplicació i millora de metodologies analítiques existents i el desenvolupament de nous procediments que poden ser utilitzats per a l'estudi dels efectes ambientals de la dispersió dels metalls entorn a les zones mineres abandonades. En primer lloc, es van aplicar diferents procediments d'extracció simple i seqüencial per a estudiar la mobilitat, perillositat i bio-disponibilitat dels metalls continguts en residus miners de característiques diferents. Per altra banda, per a estudiar les fonts potencials de Pb en la vegetació de les zones mineres d'estudi, una metodologia basada en la utilització de les relacions isotòpiques de Pb determinades mitjançant ICP-MS va ser avaluada. Finalment, tenint en compte l'elevat nombre de mostres analitzades per a avaluar l'impacte de les activitats mineres, es va considerar apropiat el desenvolupament de mètodes analítics d'elevada productivitat. En aquest sentit la implementació d'estratègies quantitatives així com l'aplicació de les millores instrumentals en els equips de XRF han estat avaluades per a aconseguir resultats analítics fiables en l'anàlisi de plantes. A més, alguns paràmetres de qualitat com la precisió, l'exactitud i els límits de detecció han estat curosament determinats en les diverses configuracions de espectròmetres de XRF utilitzats en el decurs d'aquest treball (EDXRF, WDXRF i EDPXRF) per a establir la capacitat de la tècnica de XRF com a tècnica alternativa a les clàssiques comunament aplicades en la determinació d'elements en mostres vegetals.

The interaction between atoms of Au and Cu with clean Si(111) surface: A study combining synchrotron radiation grazing incidence X-ray fluorescence analysis and theoretical calculations

In order to evaluate the interactions between Au/Cu atoms and clean Si(l 11) surface, we used synchrotron radiation grazing incidence X-ray fluorescence analysis and theoretical calculations. Optimized geometries and energies on different adsorption sites indicate that the binding energies at different adsorption sites are high, suggesting a strong interaction between metal atom and silicon surface. The Au atom showed higher interaction than Cu atom. The theoretical and experimental data showed good agreement. Crown Copyright (C) 2009 Published by Elsevier B.V. All rights reserved.

The interaction between atoms of Au and Cu with clean Si(111) surface: A study combining synchrotron radiation grazing incidence X-ray fluorescence analysis and theoretical calculations

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

A hydride generation flow system for determination of arsenic and selenium by total reflection X-ray fluorescence spectrometry

In this work, a preconcentration and separation system based on continuous flow hydride generation is proposed to improve the determination of As and Se by total reflection X-ray fluorescence spectrometry. The generated hydrides are continuously separated from the liquid phase and collected in a chamber containing 250 mul of HCI/HNO3 1:1 (v/v) solution. Hydride generation conditions and collection of the hydrides were evaluated. Under optimised conditions, enrichment factors of 55 for As and 82 for Se were attained. Detection limits of 0.3 mug l(-1) for As and Se were obtained when 20 ml of sample was used. Analysis of a natural water standard reference material from National Institute of Standard and Technology (SRM-1640) was in agreement with the certified values at the 95% confidence level. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

Citrus greening disease investigation using micro synchrotron radiation X-ray fluorescence in association with soft independent modelling of class analogy (SIMCA)

This study describes the use of micro synchrotron radiation X-ray fluorescence (µSR-XRF) to investigate citrus greening disease in sweet orange (Citrus sinensis) plants. An experiment using healthy plants as control and plants of the same variety infected with Candidatus Liberibacter asiaticus (CLas) was performed to verify variations of the mineral composition of citrus leaves. A µSR-XRF system using the D09B X-ray fluorescence beam line at the Brazilian Synchrotron Light Source (LNLS, Campinas, São Paulo State) was employed for this purpose. The data were analyzed using a chemometric tool called soft independent modelling of class analogy (SIMCA). The promising results from SIMCA models reinforce the evidence that plants infected by citrus greening (both asymptomatic and symptomatic) undergo alterations in their micro- and macronutrient compositions.

Proteomic changes in the rat brain induced by homogenous irradiation and by the bystander effect resulting from high energy synchrotron X-ray microbeams

Abstract Purpose: To further evaluate the use of microbeam irradiation (MBI) as a potential means of non-invasive brain tumor treatment by investigating the induction of a bystander effect in non-irradiated tissue. Methods: Adult rats were irradiated with 35 or 350 Gy at the European Synchotron Research Facility (ESRF), using homogenous (broad beam) irradiation (HI) or a high energy microbeam delivered to the right brain hemisphere only. The proteome of the frontal lobes were then analyzed using two-dimensional electrophoresis (2-DE) and mass spectrometry. Results: HI resulted in proteomic responses indicative of tumourigenesis; increased albumin, aconitase and triosphosphate isomerase (TPI), and decreased dihydrolipoyldehydrogenase (DLD). The MBI bystander effect proteomic changes were indicative of reactive oxygen species mediated apoptosis; reduced TPI, prohibitin and tubulin and increased glial fibrillary acidic protein (GFAP). These potentially anti-tumourigenic apoptotic proteomic changes are also associated with neurodegeneration. However the bystander effect also increased heat shock protein (HSP) 71 turnover. HSP 71 is known to protect against all of the neurological disorders characterized by the bystander effect proteome changes. Conclusions: These results indicate that the collective interaction of these MBI-induced bystander effect proteins and their mediation by HSP 71, may confer a protective effect which now warrants additional experimental attention.

Mössbauer, X-ray and Magnetic Studies of Black Sand from the Italian Mediterranean Sea

The study of natural magnetic sands is instrumental to investigate the geological aspects of their formation and of the origin of their territory. In particular, Mössbauer spectroscopy provides unique information on their iron content and on the oxidation state of iron in their mineral composition. The Italian coast on the Mediterranean Sea near Rome is known for the presence of highly magnetic black sands of volcanic origin. A study of the room temperature Mössbauer spec- trum, powder X-ray diffraction, energy dispersive X-ray spectroscopy, and magnetic measurements of a sample of black magnetic sand collected on the seashore of the town of Ladispoli is performed. This study reveals magnetite as main constituent with iron in both tetrahedral and octahedral sites. Minor constituents are the iron minerals hematite and ilmenite, the iron containing minerals diopsite, gossular, and allanite, as well as ubiquitous sanidine, quartz, and calcite.