Construção de um espectrômetro NIR dispersivo utilizando cálculos, software de projetos 3D e impressão 3D como alternativa às etapas empíricas de alinhamento e calibração de comprimentos de onda

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Caliari, Ítalo Pelição
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa; Agroquímica
• Palavras-chave em Português: Análise instrumental; Quimiometria; Eletrônica; Espectrômetros ópticos; Instrumentação Analítica
• Link de acesso: https://locus.ufv.br//handle/123456789/29348

O projeto, construção, validação e aplicação de um espectrômetro NIR dispersivo construído com o encaixe de componentes ópticos em um suporte feito por impressão 3D e sem qualquer etapa empírica de alinhamento e calibração de comprimentos de onda foram os objetivos deste trabalho. Um software de design 3D foi usado para projetar um espectrômetro para infravermelho próximo (NIR) na região de 800 a 1600 nm a partir das dimensões de componentes ópticos disponíveis comercialmente. O projeto 3D foi impresso em uma impressora 3D de filamento de polímero e os componentes foram instalados na peça impressa. Os cálculos de software usando os parâmetros de design do modelo 3D foram aplicados na atribuição de comprimentos de onda. O alinhamento do espectro foi comprovado utilizando-se o espectro de absorbância do clorofórmio, que apresentou um erro médio máximo de 4,1 nm em relação aos dados da literatura. O instrumento impresso em 3D foi aplicado para quantificar etanol em matrizes de cachaça, rum, cerveja, conhaque, vodca, enxaguante bucal, álcool em gel e soluções comerciais de etanol. Os teores de referência de etanol foram obtidos por um refratômetro para a faixa de 0 a 75% m/m. Foram construídos modelos de regressão de quadrados mínimos parciais para o instrumento impresso em 3D e dois instrumentos comerciais NIR, o MPA II (Bruker) e o NIR DLP ® NIRscan™ (Texas Instruments), utilizando um grupo de 180 amostras com teores de etanol entre 5 e 70% m/m. Os três instrumentos foram capazes de alcançar excelente capacidade preditiva com resultados similares de raiz quadrada do erro quadrático médio de validação cruzada (2,36 a 2,68) e previsão (2,31 a 2,87). Os coeficientes de correlação de validação cruzada e previsão para todos os modelos foram entre 0,97 e 0,98. Os resultados mostram a viabilidade da construção de um espectrômetro impresso em 3D pronto para aplicações qualitativas e quantitativas com acurácia aceitável no posicionamento dos comprimentos de onda, mesmo sem qualquer alinhamento empírico e calibração de comprimentos de onda. Palavras-chave: Instrumentação Analítica. Quimiometria. Eletrônica. Espectroscopia Óptica.