Development of a Laser Induced Breakdown Spectrometer for detection of toxic elements in cosmetic products
No Thumbnail Available
Date
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Saudi Digital Library
Abstract
في هذا العمل البحثي طورنا مقياس طيفي للتكسير باليزر حساس للغاية للكشف عن العناصر السامة في منتجات التجميل المتاحة تجاريًا. وكثيرا ما تستخدم هذه المنتجات من قبل العديد في جميع أنحاء العالم، وبالتالي هناك طلب متزايد لتحديد مستويات تركيز العناصر السامة الموجودة فيها لأنها تسبب أمراض خطيرة ومعظمها مسرطن للغاية وتهدد الحياة. تم تطبيق طريقة طيف التكسير بالليزر على مستحضرات التجميل مثل معجون الأسنان، وصبغة الشعر الاصطناعية، وأقلام تكحيل العين، وعينات بودرة التلك. وقد تم شراء هذه العينات من السوق المحلية في المملكة العربية السعودية. ويستند أسلوب طيف التكسير بالليزر على تحليل طيف البلازما الناتجة من تفاعل نبضات ليزر عالية الطاقة مع العينة. من أجل تحسين حساسية المطياف، تم دراسة مدى اعتماد قوة خطوط طيف التكسير بالليزر وعوامل البلازما مثل درجة الحرارة وكثافة الإلكترونات على تأخير فتح البوابة، وفترة فتحها، وكمية الليزر، والطول الموجي للمصدر المثير للبلازما في الظروف المحيطة. خلال بعدة أطوال موجية 266 نانومتر، و 532 نانومتر، و 1064 نانومتر يعمل Nd: YAG هذا البحث استخدمنا ليزر من نوع رسم .ICDD كمصادر مثيرة، بالإضافة إلى راسم طيف يحتوى كاميرا من نوع (Q-switch) Q- في وضعية تسمى تبديل بولتزمان استخدِم لتقدير حرارة البلازما واستخدِم اتساع ستارك لخطوط الطيف لتقدير كثافة الإلكترونات. اتضح أن حرارة tP البلازما وكثافة الإلكترونات يتغيران مع الوقت ويتناسبان طرديا مع -2 P . على الجانب الآخر درجة حرارة البلازما وكثافة الإلكترونات زادتا مع زيادة كمية الليزر، ولكن استقرتا عند كميات عالية. تجدر الإشارة إلى أن الطول الموجي 266 نانومتر يعطي أعلى قيم، بينما الطول الموجي 1064 نانومتر يعطي أدنى قيم. لذا الطول الموجي 266 نانومتر للمصدر المثير لليزر اختير لتطوير مقياس طيفي للتكسير باليزر لكشف وقياس الفلوريد، والرصاص، والكروم الموجودين في معجون Nd: YAG الأسنان، وصبغة الشعر الاصطناعية، وأقلام كحل العين، وعينات بودرة التلك المتاحين تجاريًا. تم ضبط عوامل التجربة مثل مما ،(optically thin) " تأخيرات البوابة وكميات الليزر لإيجاد توازن ديناميكي حراري موضعي لبلازما "رقيقة ضوئيًا للكشف عن الفلورايد في عينات .Mcwhirter رفع الحد الأدني لقدرة كشف المطياف. اختيار العوامل يتفق مع معيار معجون الأسنان استخدم الخط الانتقالي الذري القوي للفلور عند 731.102 نانومتر كمؤشر. كان لنظام طيف التكسير بالليزر 1750 جزء في المليون مع حد أدنى للكشف 156 - القدرة على الكشف عن مستويات تركيز الفلورايد في حدود 1300 جزء في المليون. في صبغة الشعر الاصطناعية تم الكشف عن الكروم باستخدام الانتقال الذري القوي للكروم عند الطول الموجي 427.5 نانومتر كمؤشر، وكان المطياف الذي له حد أدنى للكشف 1.2 جزء في المليون قادر على الكشف عن 11 جزء في المليون. وتمت مقارنة هذه النتائج من نظام طيف التكسير بالليزر لدينا مع - مستويات تركيز الكروم في حدود 5 XXIII النتائج التي تم الحصول عليها في اتفاق ممتاز مع .ICP- MS تلك التي تم الحصول عليها باستخدام طريقة كشف قياسية مثل ت م الكشف عن الرصاص في أقلام التكحيل باستخدام الإنتقال الذري عند الطول الموجي 405.7 نانومتر، .ICP- MS وكُشف الكروم في أقلام التكحيل باستخدام الإنتقال الذري عند الطول الموجي 425.4 نانومتر. نظام طيف التكسير بالليزر 29 ، وله حد أدنى للكشف عن الرصاص - 17 جزء من مليون والكروم في حدود 23 - كشف عن الرصاص في حدود 15 يساوي 1.96 جزء في المليون وحد أدنى للكشف عن الكروم يساوي 1.72 جزء في المليون. مستويات تركيز الفلورايد والرصاص والكروم المكتشفة باستخدام نظام طيف التكسير بالليزر لدينا تجاوزت الحدود المسموح بها التي وضعتها وكالة البيئة ومنظمات رقابية أخرى، وبالتالي الاستعمال المتكرر لهذه المستحضرات التجميلية قد يشكل خطر على صحة الإنسان. مطياف طيف التكسير بالليزر المطور خلال هذا العمل البحثي يمكن استخدامه لتحليل العديد من العينات الأخرى مثل الأدوية، والبوليمرات، والحديد، والمخرجات البركانية، والعينات الجيولوجية لتقدير كمية المعادن فيها.