Uso de funciones de gumbel para el ajuste y deconvolución de termogramas de análisis térmico diferencial

Contenido principal del artículo

Jesús González-Laprea
Carlos Durante R.
José Darias G.

Resumen

Se presenta una propuesta para el ajuste empírico de curvas correspondientes a transiciones de fase en mediciones obtenidas por Análisis Térmico Diferencial (ATD). La familia de funciones que se plantean para el ajuste se conoce como funciones Gumbel; estas funciones tienen características de asimetría que se asemejan a las de los picos típicos de ATD, a diferencia de funciones simétricas usualmente utilizadas para el ajuste de picos, como Gaussianas o Lorentzianas. El proceso de ajuste se llevó a cabo con mediciones de ATD realizadas en muestras de compuestos InxMn(1-x)Sb, los cuales exhiben la presencia de dos fases; InSb y MnSb, en las que dependiendo del valor de x se observan transiciones de fase que pueden ser o no simultáneas en temperatura. Al trabajar con curvas de transiciones de fase individuales, las funciones de Gumbel ajustan las curvas con coeficientes de correlación lineal (R2) superiores a 0.98, tanto para transiciones de fusión como para transiciones de solidificación, lo que evidencia el correcto ajuste de los datos experimentales. Se demuestra la valía de este tipo de ajustes al ser empleados en un sistema donde existen transiciones de fase simultáneas en temperatura, en este caso se muestra cómo, con las funciones de Gumbel, es posible separar estas señales superpuestas. Una vez separadas se podría tener acceso a información como la temperatura de transición o a la entalpía de transformación de cada uno de los compuestos presentes en la mezcla, algo que actualmente es muy complicado de hacer para señales simultáneas de ATD.

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Detalles del artículo

Sección
Artículos Científicos

Citas

Akash, M. S. H., & Rehman, K. (2020). Differential Thermal Analysis Essentials of Pharmaceutical Analysis (pp. 207-213): Springer.

Awschalom, D. D., Loss, D., & Samarth, N. (2013). Semiconductor spintronics and quantum computation: Springer Science & Business Media.

Borchardt, H. J., & Daniels, F. (1957). The application of differential thermal analysis to the study of reaction kinetics1. Journal of the American Chemical Society, 79(1), 41-46. doi: 10.1021/ja01558a009

Clavaguera, N., Clavaguera-Mora, M., & Fontana, M. (1998). Accuracy in the experimental calorimetric study of the crystallization kinetics and predictive transformation diagrams: Application to a Ga–Te amorphous alloy. Journal of Materials research, 13(3), 744-753. doi: 10.1557/JMR.1998.0094

Chang, K.-H. (2015). Chapter 10 - Reliability Analysis. In K.-H. Chang (Ed.), e-Design (pp. 523-595). Boston: Academic Press.

Charsley, E., Price, D., Hunter, N., Gabbott, P., Kett, V., Gaisford, S., . . . Scowen, I. (2019). Principles of thermal analysis and calorimetry: Royal society of chemistry.

Gorgoso-Varela, J. J., & Rojo-Alboreca, A. (2014). Use of Gumbel and Weibull functions to model extreme values of diameter distributions in forest stands. Annals of forest science, 71(7), 741-750. doi: 10.1007/s13595-014-0369-1

Gumbel, E. J. (1954). Statistical theory of extreme values and some practical applications. NBS Applied Mathematics Series, 33.

Hershfield, D. M. (1973). On the probability of extreme rainfall events. Bulletin of the American Meteorological Society, 54(10), 1013-1018. doi: 10.1016/j.ejrh.2015.06.007

Janssen, Y., Nicasio, J., Dudley, K., Xia, B., & Simonson, J. (2020). Development of in-situ differential thermal analysis for crystal growth experiments. Bulletin of the American Physical Society.

Katayama-Yoshida, H., & Sato, K. (2003). Spin and charge control method of ternary II–VI and III–V magnetic semiconductors for spintronics: theory vs. experiment. Journal of Physics and Chemistry of Solids, 64(9-10), 1447-1452. doi: 10.1016/S0022-3697(03)00126-4

Kramer, E. (1992). Materials Science and Technology: A Comprehensive Treatment (Vol. 5: Phase Transformations in Materials).

Liu, C., Li, Y., & Zeng, Y. (2010). Progress in antimonide based III-V compound semiconductors and devices. Engineering, 2(08), 617. doi: 10.4236/eng.2010.28079

Nadarajah, S. (2006). The exponentiated Gumbel distribution with climate application. Environmetrics: The official journal of the International Environmetrics Society, 17(1), 13-23. doi: 10.1002/env.739

Novotortsev, V., Kochura, A., Marenkin, S., Fedorchenko, I., Drogunov, S., Lashkul, A., & Lähderanta, E. (2011). Synthesis and magnetic properties of the InSb-MnSb eutectic. Russian Journal of Inorganic Chemistry, 56(12), 1951-1956. doi: 10.1134/S0036023611120400

Razeghi, M. (2004). Antimony Based Materials for Electro-Optics Semiconductor Nanostructures for Optoelectronic Applications.

Roisnel, T., & Rodríquez-Carvajal, J. (2001). WinPLOTR: a windows tool for powder diffraction pattern analysis. Paper presented at the Materials Science Forum.

Školáková, A., Průša, F., & Novák, P. (2020). Thermal analysis of FeAl intermetallic compound sintered at heating rate of 300° C/min. Journal of Alloys and Compounds, 819, 152978. doi: 10.1016/j.jallcom.2019.152978

Verma, U., Devi, N., Sharma, S., & Jensen, P. (2011). Spin-polarized first-principles study of ferromagnetism in zinc-blende In 1− x Mn x Sb. The European Physical Journal B, 81(4), 381-386. doi: 10.1140/epjb/e2011-20047-8