A espectrometria de emissão por faísca, conhecida há décadas, é amplamente utilizada para a análise química de metais e ligas. Em termos de desempenho geral para análise de materiais em massa, a GD (detecção de gás) e a espectrometria por faísca são muito comparáveis e, portanto, a espectrometria por faísca é mais utilizada devido ao menor preço e ao modo de operação mais simples.
No entanto, a GD é a escolha necessária quando se deseja realizar análises de perfil de profundidade (algo que o Spark não consegue fazer) em conjunto com análises de volume. A GD também apresenta algumas vantagens em casos raros, devido à sua característica específica de baixo efeito de matriz e linearidade, permitindo extrapolações mais fáceis. Por isso, a GD é utilizada para metais preciosos ou ferro fundido nodular (com Mg).
Visão microscópica de uma amostra de Al após análise por Spark (esquerda), mostrando fusão superficial localizada. A mesma amostra de Al analisada por GD (direita) revela que a estrutura da amostra é mantida pelo processo de pulverização catódica "suave".
Na tecnologia Spark, as etapas de atomização e excitação ocorrem simultaneamente. A superfície da amostra é fundida localmente e o material da amostra é vaporizado. Os arcos elétricos de uma análise Spark também podem ser afetados por microestruturas e inhomogeneidades no material. Além disso, as linhas de emissão na tecnologia Spark estão sujeitas a forte autoabsorção, o que leva a curvas de calibração de segunda ordem, à necessidade de selecionar várias linhas para o mesmo elemento para cobrir a faixa de concentração desejada e a grandes incertezas na extrapolação dos resultados. Por fim, a tecnologia Spark é muito sensível à oxidação da superfície (exigindo o polimento da amostra imediatamente antes da análise).
A deposição por gás (GD) separa os processos de atomização e excitação. Na GD, os átomos da amostra são liberados por pulverização catódica e posteriormente excitados na fase gasosa, longe da superfície da amostra. Portanto, a correspondência rigorosa da matriz não é necessária na GD, o que é uma vantagem para ligas complexas para as quais não existem Materiais de Referência Certificados (MRC) disponíveis.
Além disso, a deposição por pulverização catódica (GD) é um processo de baixa temperatura e oferece curvas de calibração lineares em várias ordens de magnitude (geralmente de DL a 100%), portanto, uma linha por elemento é a regra prática na GD. Finalmente, a GD faz a média dos sinais em toda a área pulverizada e, portanto, é menos sensível a inhomogeneidades locais.
A difração de raios X (GD) é interessante quando se precisa medir lâminas finas (menos de 2 mm). Os efeitos térmicos no Spark são muito intensos para medir com precisão esse tipo de amostra, que não pode ser facilmente polida antes da medição.
A difração de raios X (GD) é interessante quando se precisa medir lâminas finas (menos de 2 mm). A foto abaixo é um exemplo. Os efeitos térmicos no Spark são muito fortes para medir com precisão esse tipo de amostra, que não pode ser facilmente polida antes da medição.
Não há muita diferença na velocidade geral de uma análise completa entre Spark e GD: uma medição individual por Spark é mais rápida do que uma por GD (tipicamente 15 s contra 1 min), mas, para obter informações representativas, é necessário realizar várias análises em locais diferentes, o que exige manipulação da amostra entre duas análises (e repolimento, caso a amostra seja pequena). Em GD, o tempo de pré-integração é consideravelmente maior do que em Spark, mas medições sucessivas podem ser feitas no mesmo local, já que o processo penetra continuamente na amostra e o material previamente depositado é continuamente removido.
Dependendo da energia incidente, os raios X podem penetrar mais ou menos profundamente em um material e, se a sequência de camadas for conhecida, é possível obter informações sobre a espessura. Isso pode funcionar para materiais revestidos, caso o mesmo elemento não esteja presente em duas camadas.
As duas técnicas são muito diferentes e raramente precisam ser comparadas. As técnicas de raios X têm limitações para elementos leves, o que não ocorre com o GD.
Os campos de crescente interesse em GD relacionam-se a baterias de lítio ou materiais de armazenamento de hidrogênio; hidrogênio e lítio não podem ser medidos com raios X. Para elementos comuns, a GDOES de RF pulsada oferece sensibilidade superior à EDX, mas comparável à WDX.
Instrumentos de raios X também são propostos para análise de perfil de profundidade. Dependendo da energia incidente, os raios X podem penetrar mais ou menos profundamente em um material e, se a sequência de camadas for conhecida, informações sobre a espessura podem ser obtidas. Isso pode funcionar para materiais revestidos, desde que o mesmo elemento não esteja presente em duas camadas (a sequência Au/Ni/Cu/vidro pode ser medida, enquanto Au/Ni/Cu/Ni/vidro levaria a erros). Com raios X, não há necessidade de pulverização catódica, mas baixas concentrações nas camadas e potenciais contaminantes nas interfaces não podem ser visualizados.
Antes do projeto europeu coordenado pela HORIBA (https://cordis.europa.eu/project/id/32202/reporting/de) que levou ao desenvolvimento de um novo tipo de instrumentação chamado Plasma Profiling TOFMS, a sigla “GDMS” era usada apenas para alguns instrumentos em todo o mundo dedicados à análise de ultratraços de metais.
Esses instrumentos apresentam um sistema sequencial de setores magnéticos por projeto (portanto, não são adequados para análise de perfil de profundidade de camadas finas) e fontes de corrente contínua (CC) que os limitam apenas a materiais condutores. Eles podem atingir limites de detecção excepcionais (na faixa de sub-ppb) e encontraram aplicações específicas para avaliação de materiais de alta pureza.
