Laser-indusoitu plasmaspektroskopia mineraalikoostumuksen määrittämisessä sulfidimineraalipitoisista kivistä
Tämän Pro gradu tutkielman teoreettisessa osassa on tutkittu kivinäytteiden analyytiikkaan käytettyjä menetelmiä, sekä alkuaine että mineraalitasolla. Eri menetelmistä on koottu niiden toimintaperiaatteet, menetelmien ominaisuudet ja niiden soveltuvuus kivinäytteiden alkuaineiden sekä mineraalien määrittämiseen. Erityisen huomion kohteena olivat rikkipitoiset mineraalit, sillä ne ovat erittäin tärkeitä malmimineraaleja. Kokeellisessa osassa mitattiin sulfidimineraalipitoisia kivinäytteitä laser-indusoidulla plasmaspektroskopialla. Mittauksilla määrittettiin kairasydännäytteen pinnan semikvantitatiivinen alkuainekoostumus sekä mineraalikoostumus. Alkuainekoostumuksen määrittämistä varten alkuaineille valittiin tähän näytematriisiin sopivat spektriviivat. Näytteiden mineraalikoostumus määritettiin luokittelemalla spektrit muodon perusteella pienin neliösumma- (PNS) ja pääkomponenttianalyysimenetelmillä (PCA).
Mittaukset suoritettiin rikin atomiemission spektrialueilla, lähi-infrapuna- (NIR) ja vakuumiultraviolettispektrialueilla (VUV), joissa jälkimmäisellä alueella metallien ja rikin emissiot ovat voimakkaampia. NIR-alue oli erityisen kiinnostuksen kohteena, sillä sitä voidaan käyttää etämittauksessa. Spektri\-alueiden tuloksia verrattiin ja todettiin, että NIR-alueelta voidaan parhaimmillaan tunnistaa sulfidimineraalit eroon toisistaan ja muista mineraaleista lähes yhtä tarkasti kuin VUV-alueelta. Myös rikin, sinkin, kuparin, kalsiumin ja bariumin määrittäminen eri spektrialueilta onnistui yhtä tarkasti, mutta kuparin kohdalla NIR:ssä ja bariumin kohdalla VUV:ssa tarvittiin erillisiä spektrikorjauksia. Näytteiden mineraalikoostumuksen määrittämisessä eri menetelmät toimivat yhtä hyvin päämineraalien määrittämiseen, mutta PCA:lla oli haastavampi luokitella näytteessä harvinaisemmat mineraalit.
...
In this master's thesis different methods used for the analysis of rocks, both at elemental and mineral level, were reviewed. The operational principles and properties of different methods, and their applicability for the analysis of different elements and minerals were investigated. Sulfur containing minerals were explored more closely because of their importance in production of metals. In experimental part, sulfide mineral containing drill core samples were measured with laser-induced breakdown spectroscopy. Semi-quantitative elemental composition and mineral composition of the drill core sample surface were obtained by spectral data processing. In order to determine the elemental composition, suitable emission lines for this sample matrix were determined for each measured element. The mineral composition was determined by classifying measured spectra by their shape with least squares fitting (LSQ) and principal component analysis (PCA).
The measurements were done at near infra-red (NIR, 800 - 1300 nm) and vacuum ultraviolet (VUV, 180 - 220 nm) spectral regions, which are the regions where strongest sulfur atom emission occur. The potential of these spectral regions to determine the elemental and mineral composition of samples were compared. In VUV-region sulfur and metal emission lines are more intense than in NIR-region, but only the latter of these can be used in remote measurement applications. NIR-region was found to function at its best as well as VUV-region to identify different sulfide minerals from another and from other minerals. Sulfur, zinc, copper, calcium and barium could be determined equally precisely from both spectral regions, but copper at NIR and barium at VUV required the use of separate spectral corrections. LSQ and PCA methods were found to function equally well on classifying the major minerals of the samples. The minor minerals of the samples were more difficult to determine with PCA-classification than with LSQ-method.
...
Keywords
Metadata
Show full item recordCollections
- Pro gradu -tutkielmat [28143]
Related items
Showing items with similar title or keywords.
-
Laserspektroskopia mineraalianalytiikassa : nopeasti ja tehokkaasti monipuolista informaatiota mineraaleista
Romppanen, Sari; Kaski, Saara; Häkkänen, Heikki (Suomen geologinen seura, 2022)Laserspektroskopiset menetelmät ovat nopeita ja tehokkaita mineraalitutkimuksen keinoja, koska analyysi voidaan tehdä suoraan näytteen pinnalta ja jopa metrien päästä kohteesta. Nykyteknologian ansiosta laserspektroskopian ... -
Resonance laser ionization developments for IGISOL-4
Reponen, Mikael (University of Jyväskylä, 2012)The work presented in this thesis concentrates on the development of the FURIOS laser ion source towards e cient and selective production of low energy radioactive ion beams. This includes design and development of the ... -
When fringe meets finesse : compact iodine stabilized lasers in two colour length interferometry
Franco, Rubén Enrique Montero (2023)This master's thesis focuses on developing a feedback loop system for stabilizing semiconductor lasers to low-pressure iodine gas absorption spectra. The goal is to generate stable wavelengths at 531 𝑛𝑚 and 688 𝑛𝑚, ... -
Determination of the magnetic octupole moment of 173-Yb and a design towards laser-double resonance methods in an MR-ToF device
Kujanpää, Sonja (2020)Tämä pro gradu-tutkielma koostuu kahdesta osasta. Ensimmäisessä osassa stabiilin ytterbiumin magneettinen oktupolimomentti määritetään kollineaarista laserspektroskopiaa (CLS) ja nopeaa atomisuihkua käyttäen. Mittaus ... -
Stabilization of the carrier-envelope offset frequency of an Yb:KYW femtosecond laser for the generation of an XUV comb for He+ spectroscopy
Gonzalez, Jorge Moreno (2021)In this work, the carrier-envelope offset (CEO) frequency of an Yb:KYW frequency comb was detected and stabilized. The stabilization of the Yb:KYW frequency comb is an important step in a larger scale experiment to perform ...