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地质勘测研究先进技术及其应用概述(二)

2020.4.20

通常情况下,页岩具有丰富的地质化学组成和痕量金属元素,可以反映其沉积环境、起源、成岩作用等。ITRAX实验室应客户需求利用XRF Scanner,以每点(point)每秒1cm的步进速度,对波罗的海Oland岛的页岩进行了扫描分析,分析记录了2400个点的元素数据(每个点代表页岩样芯剖面1cm的测量数据),发现有30多种元素,包括一些主要元素如Al、Si、K、Ca、Ti、Fe,微量元素如P、Cl、S、Mn、Rb、Sr,及痕量元素V、Cr、Ni、Cu、Zn、As、Br、Y、Zr、Mo、Nb、Ba、Pb、Th、U。结果表明,页岩样芯富含典型的粘土元素如Al、K、Ti和Rb,同时TOC(有机碳)代理元素如V、Ni、Mo及U也很典型。这意味着成岩作用在水底部缺氧、富含硫化物。

另一个案例为来自澳大利亚塔斯马尼亚州的富于稀土元素的岩矿样芯,XRF Scanner不仅给出了样芯各种元素的浓度,还可以显示样芯剖面各种元素的浓度分布,而且通过元素浓度相关分析,可以识别鉴定矿相(Mineral phases),如本样芯Y(釔)与所有其它记录到的稀土元素(如Nb、Ce、Pr、Nd、Dy)存在高度相关关系,这意味着XRF谱线中所有稀土元素都属同一矿相。

 

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主要技术指标:

  • XRF:135eV分辨率,非接触性扫描

  • X-光管:50瓦铑阳极X-光管,预期寿命50000小时

  • 扫描步进:标准1mm-10mm,可客户定制0.1mm步进(更高空间分辨率)

  • MC版最多可一次性装载分析8个样芯

  • 样芯长度:标准1m、直径12cm,可根据客户需求延长样芯长度或直径(至15cm)

  • 可选配紫外光用于UV荧光成像

  • 大小规格:

    • MC版:190L x 120W x 165H,重量500Kg

    • SC版:190L x 700W x 165H,重量420Kg

三、SciTrace LIBS元素分析系统

SciTrace LIBS元素分析系统由欧洲工程技术中心(CEITEC)研制生产,用于岩矿、材料、塑料、土壤及植物等的元素分析和元素分布2D成像,可广泛应用于地质科学、材料科学、土壤科学、生物科学、环境科学、考古学、生物医学等领域样品分析。系统由脉冲激光、光谱仪、检测器、样品激光作用室(interaction chamber)、控制系统、光机结构等组成,采用模块式结构,可根据不同的需求应用灵活组合,具备强大的扩展性能。

 

 

主要技术特点;

  • 模块式结构组成,配置高度灵活、系统高度可扩展,扩展升级不必要返厂,在实验室即可就地升级扩展,甚至客户自己就可在实验室进行扩展升级

  • 高端LIBS系统,可适用于环境监测(土壤污染、微粒或沉积分析、突发事件检测等)、岩矿分析、塑料等各种材料分析、土壤分析、植物分析、痕迹溯源追踪分析、法医与生物医学检测(牙齿、骨骼、毛发等)、考古学检测等各种应用

  • 高端全光谱Echelle光谱仪及iCCD光谱检测器,高稳定性、高精确度、高灵敏度,每次可检测分析所有波段光谱;如特别需要,可选配Czerny Turner光谱仪及相应iCCD光谱检测器以进一步达到更低的检测极限(参见下表,检测极限很大程度上与样品本身有关,如植物中的C、N一般很难达到表中的检测极限),但这类超高灵敏度检测系统每次能检测的波段数量有限——这意味着每次可分析的元素种类有限

  • 单脉冲或双脉冲激光技术

  • 可分析元素周期表中所有元素,检测极限可达0.1ppm甚至更低(参见上表);可同时选配Echelle全光谱检测系统和超高灵敏度Czerny Turner检测系统(安装在同一分析室组成双检测系统)

  • 高端LIBS样品激光作用室(LIBS interaction chamber),激光“密封”在室内作用于样品,具备激光过滤器观察口,确保分析过程的安全;三维样品自动操作、自动聚焦,可产生不同角度不同侧面格式的2D图像(2D mapping);集成有激光聚焦、等离子体辐射采集、CMOS镜头、激光滤波器等光学元件;具备各种可扩展端口以便升级扩展各种配件及双脉冲LIBS、LIBS+LIFS、拉曼光谱、IR光谱、光致发光(photoluminescence)等;可模拟不同的大气条件等;还可选配其它经济型分析室(参见下表)

 

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  • 移动式系统平台,方便操作、移动等

  • CEITEC专家团队提供技术支持,随时提供最佳最优的LIBS方案,并愿意合作进行应用研究和发表论文


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