Sensores para detectar metales pesados en el polvo interior

Los pequeños departamentos de física se han estado deshaciendo de sus obuses de neutrones. Tienen un poco de plutonio y berilio en una barra de acero inoxidable en una gran tina de parafina. Hay puertos llenos de pilas de acrílico y ahí es donde pones tu filtro. Los neutrones térmicos activan por radio lo que tengas y tú rápidamente, debido a que algunas de las vidas medias son muy cortas, pégalo en un espectrómetro de rayos gamma con escalador multicanal (también los están echando a un lado). . Tal vez puedas enganchar una configuración. La paranoia sin radiación de la radiación hace que el obús sea difícil de conseguir y mantener. Sin embargo, hay una dirección para hacer su propio acelerador de protones en "El libro estadounidense de proyectos científicos para el científico aficionado" de 1960 (¡las cosas que solíamos hacer en nuestros sótanos!).

A un nivel más práctico, apostaría a que la ruta menos costosa es una prueba química de inmersión y color, con filtros para colores de reacción específicos o un espectrofotómetro simple. Hay papeles de filtro fabricados con el mismo índice de refracción que algunos solventes, de modo que se desvanecen cuando se sumergen.

Espectroscopia de ruptura inducida por láser suena más portátil que la antigua absorción atómica o los métodos de fluorescencia de rayos X, pero Aún tendrá que recolectar muestras de polvo en los filtros y someterlos al cuidado de una máquina costosa y probablemente bastante grande. Consulte, por ejemplo, TSI o Espectros aplicados . Curiosity Rover's Chiquis System de la NASA / NASA plomo, y es probable que sea lo suficientemente pequeño como para ser fácilmente transportable, pero aún tendrá que construir una unidad de filtro de muestra para la cosa a menos que esté dispuesto a quemar agujeros en el piso debajo de los conejitos de polvo. Aún así, el costo de tal unidad hará que un Arduino no sea más que un dongle barato que cuelga hacia un lado.

Una forma común de medir las concentraciones de metales pesados es con la espectroscopia de rayos x. Esto no es algo apropiado para un aficionado típico, pero lo menciono aquí en su totalidad y porque hay unidades comerciales portátiles que hacen exactamente lo que está pidiendo según este principio.

Básicamente, si golpeas suficientes fotones de alta energía en ellos, los átomos volverán a emitir esta energía como luz de longitudes de onda específicas. Las emisiones de diferentes elementos son únicas, como una huella digital.

Hay instrumentos de mano listos para usar que hacen exactamente esto. Uno con el que estoy familiarizado está hecho por Thermo Fisher, pero creo que hay otros que también lo están haciendo. El de Thermo Fisher que he visto tiene forma de pistola. Apunta el arma a la muestra que desea analizar y aprieta el gatillo. Dispara rayos a diferentes longitudes de onda y fuerzas conocidas, y analiza las emisiones de retorno. El software luego determina la concentración de varios elementos en la muestra. También contiene una biblioteca de aleaciones comunes y puede decirle directamente qué tipo de acero inoxidable tiene, por ejemplo.

Estas cosas cuestan miles de dólares, así que esto no es algo que quieras obtener por el gusto de hacerlo. Hacer tubos de rayos X en miniatura tampoco es algo que el aficionado promedio pueda o deba intentar. Diseñar estas cosas es 60% ciencia y 50% magia oscura.

Si lo que busca es principalmente plomo (o mercurio):

El plomo se puede detectar cuantitativamente en concentraciones muy bajas como PbS por fotometría, es decir, midiendo la absorción de luz de una cierta longitud de onda en una solución.

Se podría realizar, por ejemplo. burbujeando un volumen de aire conocido a través de una solución H ₂ S (atención: olor venenoso y muy malo) y luego midiendo cuánta luz de una fuente de luz apropiada (LED) es absorbida por la solución.

Vea esto para el ejemplo (algo simplista) .

Este método es lo suficientemente sensible, por ejemplo, para medir cuantitativamente la cantidad de plomo en el cabello humano que se extrae del ambiente (aire).