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全自動機械“打工人”:便攜式XRF高效分析地質樣品
2021-10-11 09:17:38 贏洲科技

  地球化學研究成本可能很高,而且需要制備大量的樣品,不過,基于機器人技術的創新型XRF檢測方式正在改變這一現狀。機器人技術的進步使人們可以更迅速、更高效地完成地質勘探項目中的X射線熒光(XRF)分析。

全自動機械“打工:便攜式XRF高效分析地質樣品
 
  促使XRF分析發生重大變革的一項創新型機器人研究成果是GERDA(Geochemical Research and Documentation Assistant),即自動化地球化學研究和文檔助手。GERDA是由芬蘭MEFFA Lab Oy公司創建的一種自動化裝置,其設計宗旨是使用便攜式XRF分析儀對巖芯盒中的巖芯,或者裝在塑料袋中的土壤、沉積物和碎石進行自動檢測,以獲得更高的樣品檢測通量。
 
  該自動化系統安裝在一臺數控床上,裝配有一個Vanta手持式XRF分析儀、一個高分辨率USB攝像頭、一個基于Raspberry Pi 3的簡易控制模塊,以及可以進行數據處理并實現結果可視化的使用方便的軟件。
 
  在研發GERDA的同時,研究人員還開發了一種被稱為“金塊效應黃金檢測”(NEFFA)的獨特方法,用于評估樣品(通常為碎石或碎鉆芯)中的金礦化程度。
 
GERDA與Vanta XRF分析儀一起用于地質勘探項目的自動化測試
 
  開發GERDA系統
 
  GERDA系統是由一個使用便攜式XRF分析儀完成礦產勘探項目超過了15年的團隊開發建成。這個團隊的主要任務是在黃金勘探項目中發現探途元素。隨著時間的推移,他們見證了便攜式XRF分析儀的發展過程,特別是分析儀在檢測速度上的提高:雖然檢測時間減少了,但是依然可以達到很高的精度水平。
 
  他們也看到了儀景通在探測器技術和信號處理方面的發展進步,特別是Vanta分析儀可以為包含金元素(Au)在內的許多元素提供更低的檢出限。作為預算有限的初級勘探團隊,他們的重點工作是綠地勘探、快速識別異常現象、生成鉆探目標,以及獲得潛在的新發現。完成這些任務的關鍵是使用便攜式XRF分析儀檢測大量樣品,而不是在實驗室里對所有樣品進行分析。而GERDA可以賦予他們這個能力。
 
  GERDA的設計目的如下:
 
  ◎為已經擁有便攜式XRF分析儀的用戶提高樣品檢測通量
 
  ◎為成本更高的實驗室分析選擇適當的樣品
 
  ◎更快地獲取有經濟效用的結果,以便進行實時跟進/補充
 
  ◎降低勘探分析預算的總體成本
 
  ◎提高勘探計劃的效率  

      要了解GERDA如何與便攜式XRF分析儀配套使用,請觀看以下短視頻:
 
 

  什么是金塊效應黃金檢測(NEFFA)?
 
  要了解這項新技術,就必須了解“金塊效應”的工作原理。金塊效應是一個術語,用于描述在樣品中含有較大金顆粒(金塊)時可能會出現的采樣問題。在傳統的采樣過程中,如果選取了帶有金塊的部分,研究人員可能會高估樣品中的含金量。但是如果所選部分沒有金塊,則樣品的含金量可能會被低估。在黃金勘探和開采項目中,這種可變性會導致工作人員獲得不準確的結果,犯下代價高昂的錯誤。
 
  金塊效應黃金檢測(NEFFA)技術旨在將傳統上與金塊效應相關的挑戰轉化為機遇。NEFFA技術試圖通過對某種地質材料(通常是碎石或碎鉆芯)進行多次無損、系統性的分析來測量金塊效應,以根據樣品中各種元素的分布情況確定是否存在黃金或其他貴金屬。NEFFA重新定義并簡化了傳統的樣品制備程序,目的是根據便攜式XRF分析儀所提供的半定量性金含量結果,識別出需要關注的具有潛在經濟效用的樣品,供實驗室完成進一步分析。
 
  NEFFA的運作方式如下:
 
  ◎根據樣品材料性質的不同,將具有代表性的樣品分為每份20到30克承裝在透明樣品袋或塑料薄膜中,以確保樣品不會受到外部制劑的污染
 
  ◎將樣品平整為10厘米 × 10厘米的正方形塊狀,樣品的深度不超過2毫米
 
  ◎在樣品上疊加網格或矩陣,每個小格的尺寸為1厘米 × 1厘米
 
  ◎在面積為1平方厘米的每個小格區域內進行測量,然后報告所有結果的平均值
 
  ◎這項技術對粒徑小于3毫米的碎石或碎鉆芯樣品非常有效,但是對均質礦漿樣品無效
 
  ◎可以直接對回轉式空氣爆破樣品和反循環鉆進樣品進行分析
 
NEFFA技術用于分析巖石樣品中的金元素
 
  這種方法利用了GERDA在一般勘探項目中的高檢測通量優勢,并借助XRF分析儀提供的金元素估算值,為金礦勘探增添了附加值。我們承認NEFFA可能會被認為是一種非傳統方法。便攜式XRF分析儀在分析金元素方面的弱點眾所周知(元素光譜重疊會導致誤判,并且與實驗室分析相比,檢出限(LOD)相對較高),然而開發了GERDA和NEFFA的團隊通過對新技術的初步運用,表明了這種自動化系統不僅可以提供有經濟效用的黃金數據,還可以節省成本。此外,在擬議實施這項技術時,必須遵守當地的輻射安全及許可要求。

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