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

  地球化學(xué)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(shù)的創(chuàng)新型XRF檢測方式正在改變這一現(xiàn)狀。機器人技術(shù)的進(jìn)步使人們可以更迅速、更高效地完成地質(zhì)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(zhì)樣品
 
  促使XRF分析發(fā)生重大變革的一項創(chuàng)新型機器人研究成果是GERDA(Geochemical Research and Documentation Assistant),即自動化地球化學(xué)研究和文檔助手。GERDA是由芬蘭MEFFA Lab Oy公司創(chuàng)建的一種自動化裝置,其設(shè)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(jìn)行自動檢測,以獲得更高的樣品檢測通量。
 
  該自動化系統(tǒng)安裝在一臺數(shù)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(jìn)行數(shù)據(jù)處理并實現(xiàn)結(jié)果可視化的使用方便的軟件。
 
  在研發(fā)GERDA的同時,研究人員還開發(fā)了一種被稱為“金塊效應(yīng)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(zhì)勘探項目的自動化測試
 
  開發(fā)GERDA系統(tǒng)
 
  GERDA系統(tǒng)是由一個使用便攜式XRF分析儀完成礦產(chǎn)勘探項目超過了15年的團(tuán)隊開發(fā)建成。這個團(tuán)隊的主要任務(wù)是在黃金勘探項目中發(fā)現(xiàn)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(fā)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(dá)到很高的精度水平。
 
  他們也看到了儀景通在探測器技術(shù)和信號處理方面的發(fā)展進(jìn)步,特別是Vanta分析儀可以為包含金元素(Au)在內(nèi)的許多元素提供更低的檢出限。作為預(yù)算有限的初級勘探團(tuán)隊,他們的重點工作是綠地勘探、快速識別異常現(xiàn)象、生成鉆探目標(biāo),以及獲得潛在的新發(fā)現(xiàn)。完成這些任務(wù)的關(guān)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(jìn)行分析。而GERDA可以賦予他們這個能力。
 
  GERDA的設(shè)計目的如下:
 
  ◎為已經(jīng)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(dāng)?shù)臉悠?/span>
 
  ◎更快地獲取有經(jīng)濟(jì)效用的結(jié)果,以便進(jìn)行實時跟進(jìn)/補充
 
  ◎降低勘探分析預(yù)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(yīng)黃金檢測(NEFFA)?
 
  要了解這項新技術(shù),就必須了解“金塊效應(yīng)”的工作原理。金塊效應(yīng)是一個術(shù)語,用于描述在樣品中含有較大金顆粒(金塊)時可能會出現(xiàn)的采樣問題。在傳統(tǒng)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(dǎo)致工作人員獲得不準(zhǔn)確的結(jié)果,犯下代價高昂的錯誤。
 
  金塊效應(yīng)黃金檢測(NEFFA)技術(shù)旨在將傳統(tǒng)上與金塊效應(yīng)相關(guān)的挑戰(zhàn)轉(zhuǎn)化為機遇。NEFFA技術(shù)試圖通過對某種地質(zhì)材料(通常是碎石或碎鉆芯)進(jìn)行多次無損、系統(tǒng)性的分析來測量金塊效應(yīng),以根據(jù)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(tǒng)的樣品制備程序,目的是根據(jù)便攜式XRF分析儀所提供的半定量性金含量結(jié)果,識別出需要關(guān)注的具有潛在經(jīng)濟(jì)效用的樣品,供實驗室完成進(jìn)一步分析。
 
  NEFFA的運作方式如下:
 
  ◎根據(jù)樣品材料性質(zhì)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
 
  ◎?qū)悠菲秸麨?0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(wǎng)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(qū)域內(nèi)進(jìn)行測量,然后報告所有結(jié)果的平均值
 
  ◎這項技術(shù)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(zhì)礦漿樣品無效
 
  ◎可以直接對回轉(zhuǎn)式空氣爆破樣品和反循環(huán)鉆進(jìn)樣品進(jìn)行分析
 
NEFFA技術(shù)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(yōu)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(rèn)NEFFA可能會被認(rèn)為是一種非傳統(tǒng)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(dǎo)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(fā)了GERDA和NEFFA的團(tuán)隊通過對新技術(shù)的初步運用,表明了這種自動化系統(tǒng)不僅可以提供有經(jīng)濟(jì)效用的黃金數(shù)據(jù),還可以節(jié)省成本。此外,在擬議實施這項技術(shù)時,必須遵守當(dāng)?shù)氐妮椛浒踩霸S可要求。

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