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全自动机械“打工人”:便携式XRF高效分析地质样品
2021-10-11 09:17:38 赢州科技

  地球化学研究成本可能很高,而且需要制备大量的样品,不过,基于机器人技术的创新型XRF检测方式正在改变这一现状。机器人技术的进步使人们可以更迅速、更高效地完成地质勘探项目中的X射线荧光(XRF)分析。

全自动机械“打工:便携式XRF高效分析地质样品
 
  促使XRF分析发生重大变革的一项创新型机器人研究成果是GERDA(Geochemical Research and Documentation Assistant),即自动化地球化学研究和文档助手。GERDA是由芬兰MEFFA Lab Oy公司创建的一种自动化装置,其设计宗旨是使用便携式XRF分析仪对岩芯盒中的岩芯,或者装在塑料袋中的土壤、沉积物和碎石进行自动检测,以获得更高的样品检测通量。
 
  该自动化系统安装在一台数控床上,装配有一个Vanta手持式XRF分析仪、一个高分辨率USB摄像头、一个基于Raspberry Pi 3的简易控制模块,以及可以进行数据处理并实现结果可视化的使用方便的软件。
 
  在研发GERDA的同时,研究人员还开发了一种被称为“金块效应黄金检测”(NEFFA)的独特方法,用于评估样品(通常为碎石或碎钻芯)中的金矿化程度。
 
GERDA与Vanta XRF分析仪一起用于地质勘探项目的自动化测试
 
  开发GERDA系统
 
  GERDA系统是由一个使用便携式XRF分析仪完成矿产勘探项目超过了15年的团队开发建成。这个团队的主要任务是在黄金勘探项目中发现探途元素。随着时间的推移,他们见证了便携式XRF分析仪的发展过程,特别是分析仪在检测速度上的提高:虽然检测时间减少了,但是依然可以达到很高的精度水平。
 
  他们也看到了奥林巴斯在探测器技术和信号处理方面的发展进步,特别是Vanta分析仪可以为包含金元素(Au)在内的许多元素提供更低的检出限。作为预算有限的初级勘探团队,他们的重点工作是绿地勘探、快速识别异常现象、生成钻探目标,以及获得潜在的新发现。完成这些任务的关键是使用便携式XRF分析仪检测大量样品,而不是在实验室里对所有样品进行分析。而GERDA可以赋予他们这个能力。
 
  GERDA的设计目的如下:
 
  ◎为已经拥有便携式XRF分析仪的用户提高样品检测通量
 
  ◎为成本更高的实验室分析选择适当的样品
 
  ◎更快地获取有价值的结果,以便进行实时跟进/补充
 
  ◎降低勘探分析预算的总体成本
 
  ◎提高勘探计划的效率  

      要了解GERDA如何与便携式XRF分析仪配套使用,请观看以下短视频:
 
 

  什么是金块效应黄金检测(NEFFA)?
 
  要了解这项新技术,就必须了解“金块效应”的工作原理。金块效应是一个术语,用于描述在样品中含有较大金颗粒(金块)时可能会出现的采样问题。在传统的采样过程中,如果选取了带有金块的部分,研究人员可能会高估样品中的含金量。但是如果所选部分没有金块,则样品的含金量可能会被低估。在黄金勘探和开采项目中,这种可变性会导致工作人员获得不准确的结果,犯下代价高昂的错误。
 
  金块效应黄金检测(NEFFA)技术旨在将传统上与金块效应相关的挑战转化为机遇。NEFFA技术试图通过对某种地质材料(通常是碎石或碎钻芯)进行多次无损、系统性的分析来测量金块效应,以根据样品中各种元素的分布情况确定是否存在黄金或其他贵金属。NEFFA重新定义并简化了传统的样品制备程序,目的是根据便携式XRF分析仪所提供的半定量性金含量结果,识别出需要关注的具有潜在价值的样品,供实验室完成进一步分析。
 
  NEFFA的运作方式如下:
 
  ◎根据样品材料性质的不同,将具有代表性的样品分为每份20到30克承装在透明样品袋或塑料薄膜中,以确保样品不会受到外部制剂的污染
 
  ◎将样品平整为10厘米 × 10厘米的正方形块状,样品的深度不超过2毫米
 
  ◎在样品上叠加网格或矩阵,每个小格的尺寸为1厘米 × 1厘米
 
  ◎在面积为1平方厘米的每个小格区域内进行测量,然后报告所有结果的平均值
 
  ◎这项技术对粒径小于3毫米的碎石或碎钻芯样品非常有效,但是对均质矿浆样品无效
 
  ◎可以直接对回转式空气爆破样品和反循环钻进样品进行分析
 
NEFFA技术用于分析岩石样品中的金元素
 
  这种方法利用了GERDA在一般勘探项目中的高检测通量优势,并借助XRF分析仪提供的金元素估算值,为金矿勘探增添了附加值。我们承认NEFFA可能会被认为是一种非传统方法。便携式XRF分析仪在分析金元素方面的弱点众所周知(元素光谱重叠会导致误判,并且与实验室分析相比,检出限(LOD)相对较高),然而开发了GERDA和NEFFA的团队通过对新技术的初步运用,表明了这种自动化系统不仅可以提供有价值的黄金数据,还可以节省成本。此外,在拟议实施这项技术时,必须遵守当地的辐射安全及许可要求。

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