LIBS技術(shù)應(yīng)用于巖礦元素分布及含量測定

LIBS技術(shù)在巖礦、地化領(lǐng)域的應(yīng)用愈見成熟、廣泛

 2012年8月19日，美國“好奇”號火星探測車利用 LIBS技術(shù)探測火星巖石礦物成分。LIBS技術(shù)的"主要任務(wù)是尋找輕質(zhì)的化學元素，例如碳、氮和氧，這些元素都是維持生命所必需的”。該項目的首席研究員Roger Wiens說，“該系統(tǒng)可以對火星表面冰凍水以及其他資源進行快捷、精準的探測，例如對碳元素等的檢測”。   
LIBS技術(shù)對礦石、地質(zhì)、古環(huán)境的元素分析應(yīng)用現(xiàn)階段已經(jīng)愈見成熟，我國LIBS國標于2020年7月正式實施。LIBS技術(shù)具有能夠分析輕元素、無須樣品制備、測量成本低、速度快、可以進行元素分布成像的獨特優(yōu)勢，人稱LIBS技術(shù)“掀起了化學分析的革命”，現(xiàn)階段被越來越廣泛的用作傳統(tǒng)分析方法的替代技術(shù)。
 
DragonFly LIBS 元素分析系統(tǒng)由歐洲工程技術(shù)中心（CEITEC）Lightigo研制生產(chǎn)

DragonFly LIBS系統(tǒng)可提供：

• 本案例中應(yīng)用的雙激發(fā)LIBS方案，提升元素分布成像的分辨率。
• 對于C、N等元素的分析，可提供真空反應(yīng)室配置，隔絕空氣中N成分的干擾，以及應(yīng)用紫外波段譜線分析。
• 266nm、532nm、1064nm中任意兩種激發(fā)波長，增強系統(tǒng)通用性；由軟件自動切換波長，無須手動調(diào)試。
• 高分辨率檢測系統(tǒng)，減小譜線干擾，優(yōu)化檢測極限。

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案例文獻：Joint utilization of double-pulse laser-induced breakdown spectroscopy and X-ray computed tomography for volumetric information of geological samples. [J]. Journal of Analytical Atomic Spectrometry. Issue 11, 2018
 
礦石樣品目標元素的含量和分布信息，是判斷其是否具有經(jīng)濟價值的前提，也是了解它形成過程的基礎(chǔ)。Lightigo技術(shù)團隊對采自俄羅斯塔爾納赫硫礦床的鉑-銅-鎳稀有礦石進行高精度X-CT（HRXCT）和雙激發(fā)LIBS分析，將這兩種技術(shù)有效的應(yīng)用于巖礦樣品的特定元素礦物相體積分析。

HRXCT能夠在亞微米級視覺展示礦石樣品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在巖相學中已經(jīng)是成熟和傳統(tǒng)的應(yīng)用，但卻不能得到樣品的元素分布信息。而元素測量的傳統(tǒng)手段比如XPS，AES，SIMS，SEM-EDX等，都各有不足：比如需要樣品表面導(dǎo)電預(yù)處理、需要真空測量、測量速度慢、樣品體積受限、測量成本高等；而LIBS恰能克服上述缺點；此外，LIBS還能對礦物層進行剖面測量，用于評估元素的3D分布和含量。
 
樣品中特定礦物相的含量如下：
 

礦物	含量（mm3）
含Pb礦物相	32
含Cu + Ni礦物相	1538
樣品總體積	1570