Tener LIBS, viajará

Conozca al Dr. Richard Hark, químico orgánico sintético, científico conservacionista y entusiasta de LIBS

Handheld LIBS y el Dr. Richard Hark tienen una larga relación que se lee como una serie de aventuras, donde la asociación con una empresa como SciAps conduce a lugares inesperados.

"Supongo que se podría decir que he sido un poco tester beta de SciAps, lo que significa que llevo los instrumentos al límite usándolos de maneras novedosas", dice Hark.. "Pero me gustaría pensar que he ayudado, a través de comentarios, de alguna manera a lo largo de los años".

Hark ha contribuido a importantes mejoras, como una solución de software que evita el sobrecalentamiento del láser en las unidades SciAps LIBS y una mejora en la forma en que se exportan los datos en SciAps XRF.

Hark trabajó con LIBS mientras la tecnología maduraba

Al principio, el analizador SciAps Z-500 estaba limitado porque solo alcanzaba hasta 675 nanómetros, lo cual era excelente para un dispositivo portátil, pero omitía las líneas importantes para el potasio, que es un elemento importante al identificar minerales y analizar rocas. El sistema de laboratorio existente iba mucho más allá. Entonces, Hark utilizó el SciAps Z-500 original para centrarse en trabajos cualitativos, como identificar las fuentes geográficas de minerales utilizando el concepto de huella digital geoquímica.

"En realidad, el Z-500 tuvo bastante éxito al distinguir el país de origen en muchos de los primeros proyectos", dice Hark.

Con el tiempo, el análisis cuantitativo, como la medición del carbono en el acero, se ha convertido en una de las aplicaciones más potentes de SciAps LIBS.

"Ahora los sistemas LIBS portátiles, de los cuales la unidad SciAps fue la primera, son comparables a los sistemas de laboratorio para una variedad de aplicaciones", dice Hark.  

Ha utilizado LIBS para analizar aparentemente todo lo que hay bajo el sol, desde materiales peligrosos encontrados por los socorristas hasta monedas de plata históricas, conchas marinas e incluso fragmentos de cerámica en el sitio histórico de Jamestown en Virginia.

Primeros trabajos: análisis forense y socorristas

Hark se formó como químico orgánico sintético, y sus primeras aplicaciones LIBS de laboratorio se asociaron con su interés en la ciencia forense, una consecuencia de su trabajo con reactivos de desarrollo de huellas dactilares latentes, que se utilizan para visualizar huellas latentes en superficies porosas como papel, cartón, moneda, papel pintado, etc

> Más información:  https://www.juniata.edu/about/news/archive.php?action=SHOWARTICLE&id=411

En ese momento estaba trabajando con "el Servicio Secreto de EE. UU. y algunas otras agencias de tres letras que vieron mucho valor en LIBS", dice, por lo que escribió una propuesta para ver si podía adquirir instrumentación. Hark usó su subvención para construir su propio sistema, usando componentes individuales, para análisis geológicos y trabajo exploratorio con ciencia forense. Cuando aprendió el Laboratorio de investigación del ejército de EE. UU. se estaba enfocando en la detección de materiales peligrosos como una extensión de LIBS, brindando respuestas rápidas en el campo para los socorristas, utilizó su capacitación como técnico de materiales peligrosos y su experiencia con la tecnología LIBS emergente para respaldar un proyecto con fondos proporcionados por el Congreso. El proyecto fue fructífero para el desarrollo de LIBS y para Hark, quien finalmente obtuvo un buen sistema LIBS de laboratorio.

> Más información: https://www.spectroscopyonline.com/view/laser-induced-breakdown-spectroscopy-closer-look-capabilities-libs-part-ii

Ciencia del patrimonio cultural: pinturas y pigmentos

Todavía usando el sistema LIBS de laboratorio, Hark se involucró profundamente en el trabajo científico del patrimonio cultural. Pasó un año sabático completo en Londres trabajando en el Victoria and Albert Museum utilizando técnicas como la espectroscopia de fluorescencia de rayos X y la espectroscopia Raman para analizar pigmentos en manuscritos y pinturas. Más tarde continuó este trabajo utilizando las primeras computadoras de mano, de SciAps.

En 2015, el Dr. Richard Hark trabajó con la tecnología SciAps de primera generación para analizar los artefactos de la dinastía Song del Norte del siglo XII. Siglo 12.

SciAps presenta LIBS portátiles

Diez años después de su primer encuentro con LIBS, Hark se enteró de una nueva startup, SciAps, Inc.

"Vi que SciAps creó un instrumento LIBS portátil, algo en lo que mis colaboradores y yo estábamos muy interesados. Podríamos llevarlo al campo, tanto para aplicaciones de primeros auxilios como para trabajos geoquímicos", dice Hark.

SciAps accedió a prestarle un instrumento. “Antes de que existiera un programa oficial de préstamos académicos, yo era el programa de préstamos”, dice Hark riendo. Hark utilizó el naciente dispositivo portátil junto con el LIBS de laboratorio. Con sus coautores de pregrado en Juniata College En Huntington, Pensilvania, Hark publicó varios artículos relacionados con instrumentos portátiles y de laboratorio para análisis geoquímicos.

"Dentro de los términos de la comparación (por ejemplo, la identificación de diferentes tipos de minerales carbonatados), el LIBS portátil en realidad funcionó un poco mejor porque tenía una resolución ligeramente mejor que la versión de laboratorio", dice Hark.

En 2019, él y sus coautores, incluido Andrew Somers de SciAps, revisaron las aplicaciones de geoquímica en expansión en "Espectroscopía de descomposición inducida por láser: una herramienta analítica emergente para la exploración de minerales" en Minerals. A medida que los instrumentos se desarrollaron y mejoraron en SciAps, Hark pudo ver cada vez más utilidad para los analizadores, compartiendo lo que estaba aprendiendo a través de la publicación. Los aspectos más destacados incluyen tres capítulos de libros y ahora un artículo de revisión que se acaba de publicar. en Spectrochimica Acta B, Espectroscopía Atómica en LIBS portátiles y de mano.

> Más información: https://doi.org/10.1016/j.sab.2020.106013

Las últimas aplicaciones

Hark completó recientemente un proyecto utilizando únicamente instrumentos SciAps (XRF, Raman y LIBS) para JR Plumer Asociados, realizando análisis de suelo en conjunto con el Laboratorio de Ingeniería e Investigación de Regiones Frías del Cuerpo de Ingenieros del Ejército en New Hampshire

> Más información:  https://erdc-library.erdc.dren.mil/jspui/handle/11681/38061

Sus tres objetivos eran actualizar la tecnología portátil actual para análisis químicos; diseñar un sistema multisensor basado en estas tecnologías para el análisis químico rápido e in situ de suelos y otros materiales de interés militar; e investigar el beneficio en el rendimiento de clasificación/discriminación que podría lograrse mediante el preprocesamiento avanzado de señales y la fusión de datos.

"El objetivo principal de ese trabajo fue utilizar una combinación de instrumentos portátiles y luego utilizar herramientas de aprendizaje automático para fusionar los resultados de los datos", dice Hark.

En su papel como científico de JR Plumer Associates, Hark está trabajando ahora en un nuevo proyecto para el Laboratorio de Investigación del Ejército de EE. UU. que implica el análisis de materiales compuestos. También ha regresado al trabajo sobre patrimonio cultural, en su nuevo puesto como Científico de conservación en el Instituto de la Universidad de Yale para la Preservación del Patrimonio Cultural, donde continúa incorporando SciAps LIBS a su investigación. Actualmente, Hark está trabajando para identificar caoba y imitaciones de caoba en muebles de museo para que los conservadores y curadores comprendan mejor su colección y las materias primas utilizadas para producir muebles.

“Realmente disfruté trabajando con SciAps a lo largo de los años. Me prestaron los instrumentos y me brindaron apoyo, pero también están dispuestos a hablar sobre los resultados y ayudarme si tengo algún problema. He hablado con otras personas que han trabajado con SciAps y esa es una historia bastante consistente”, dice Hark.

Descargar el PDF

Publicaciones Seleccionadas

• Wingel, K., Hark, R., Schilling, K., Schwarz, C., Bezur, A. "Eflorescencia en las pinturas de Edwin Austin Abbey: examen, análisis y limpieza de la floración superficial en The Spirit of Light" En Actas de la Conferencia sobre Pinturas al Óleo Modernas. Ámsterdam, Países Bajos: Springer, presentado.
• Harmon, RS, Throckmorton, CS, Hark, RR, Gottfried, JL, Woerner, G., Harpp, K., Collins, LM, "Discriminación de centros volcánicos con espectroscopia de ruptura inducida por láser portátil (LIBS)", J. Archaeological Sci . 2018, 98, 112-127.
• Harmon, RS, Hark, RR, Throckmorton, CS, Rankey, EC, Wise, MA, Somers, AM, Collins, LM "Huellas dactilares geoquímicas mediante espectroscopia de ruptura inducida por láser manual (LIBS)", Geostand. Geoanal. Res. 2017, 41, 563-584.
• El arte y la ciencia de los retratos en miniatura, Jennifer L. Streb y Richard R. Hark, Juniata College Press: Huntingdon, PA, 2015.
• Harmon, RS, Russo, RE, Hark, RR, "Aplicaciones de la espectroscopia de descomposición inducida por láser para el análisis geoquímico y ambiental: una revisión exhaustiva", Spectrochim. Acta B 2013, 87, 11-26.
• Clark, RJH, Hark, RR, Salvadó, N., Butí, S., Pradell, T. “Estudio espectroscópico de pinturas murales de la Iglesia de Santa Eulàlia de Unha,” J. Raman Spectrosc., 2010, 41, 1128- 1134.
• Hark, RR, Clark, RJH "Microscopía Raman de diversas muestras de lapislázuli en múltiples longitudes de onda de excitación", Actas de la conferencia AIP 2010, 1267, 315.
• Burgio, L., Clark, RJH, Hark, RR "Microscopía Raman y análisis de fluorescencia de rayos X de pigmentos en recortes de manuscritos italianos medievales y renacentistas", Proc. Academia Nacional. ciencia Estados Unidos, 2010, 107, 5726-5731.
• Burgio, L., Clark, RJH, Hark, RR “Investigaciones espectroscópicas de pigmentos modernos en miniaturas supuestamente medievales por el llamado 'forjador español'”, J. Raman Spectrosc., 2009, 40, 2031-2036.
• Burgio, L., Clark, RJH, Hark, RR, Rumsey, MS, Zannini, C. "Investigaciones espectroscópicas de miniaturas de Bourdichon: obras maestras de luz y color", Appl. Spectrosc., 2009, 63, 611-620.

Descubra un mundo asombroso de aplicaciones disponibles para dispositivos portátiles LIBS y XRF

SciAps, Inc. es un fabricante líder de analizadores portátiles XRF y LIBS, capaces de medir prácticamente todos los elementos, en casi cualquier material. Estos innovadores instrumentos han ampliado las aplicaciones para mediciones portátiles en el campo de elementos, minerales y compuestos en todas las industrias importantes del mundo.