Aplicación de LIBS portátil al análisis cuantitativo de minerales carbonatados

Presentado en la Reunión internacional en línea sobre espectroscopia de descomposición inducida por láser (IOMLIBS), julio de 2020.

Escritores: Yonghwi Kim, Universidad de Lorena; Cécile Fabre, Universidad de Lorena; Jean Cauzid, Universidad de Lorena

El LIBS portátil es aplicable de manera efectiva para la determinación de carbonatos en el campo y la cuantificación de mezclas de carbonatos. El estudio logró resultados precisos con un pretratamiento de muestra limitado y análisis más rápidos que otras técnicas convencionales.

Resumen: El dispositivo portátil de espectroscopia de descomposición inducida por láser (LIBS) puede realizar determinaciones en tiempo real en el campo con un pretratamiento limitado de la muestra que permite análisis precisos y más rápidos que las otras técnicas convencionales. En este estudio, se analizaron los estándares de carbonato natural de la estructura de calcita para investigar la aplicabilidad espectral tanto para la discriminación mineral como para el análisis cuantitativo en el sistema de carbonato Ca-Mg-Fe-Mn. Los minerales de carbonato están formados por la combinación de iones (CO3)2- con varios cationes monovalentes o divalentes, y los minerales objetivo en este estudio son carbonatos romboédricos como calcita (CaCO3), magnesita (MgCO3), siderita (FeCO3), rodocrosita ( MnCO3), dolomita (CaMg[CO3]2) y ankerita (Ca[Fe,Mg,Mn][CO3]2). La intensidad de LIBS y el área de pico de varios candidatos de pico se compararon con cada contenido elemental, como Ca, Mg, Fe y Mn determinado por fluorescencia de rayos X portátil (pXRF) para investigar la correlación más alta con la composición química. Los datos LIBS se promediaron en 5 ubicaciones elegidas al azar en cada pastilla prensada. Cada ubicación se midió con una cuadrícula cuadrada de 15 puntos, y cada punto consta de 4 análisis LIBS sucesivos, excepto el primer disparo de limpieza. Tanto la intensidad como el área del pico muestran una tendencia lineal positiva con las concentraciones elementales, con un coeficiente de regresión (R2) superior a 0.96 excepto para Mg. Este resultado se puede explicar porque el análisis pXRF es difícil de detectar elementos ligeros cuantitativamente, mientras que LIBS puede recuperar información química de los elementos ligeros. Se utilizaron mezclas sintéticas de calcita-dolomita, calcita-ankerita y ankerita-dolomita para evaluar la relación cuantitativa entre las proporciones espectrales y los volúmenes minerales en los sistemas de dos componentes. Confirmamos que la relación Mg/Ca está altamente correlacionada con las mezclas de calcita-dolomita y calcita-ankerita, mientras que la relación Fe/Ca muestra una tendencia distinta en las mezclas de calcita-ankerita y ankerita-dolomita. Los resultados de este estudio demuestran que LIBS es efectivamente aplicable a la determinación de carbonatos y la cuantificación de las mezclas de carbonatos.

Acceso a la presentación: https://www.researchgate.net/publication/342946409_Application_of_handheld_laser-induced_breakdown_spectroscopy_LIBS_to_quantitative_analysis_of_carbonate_minerals

Sobre esta conferencia: IOM-LIBS 2020 reunió a científicos que trabajan en LIBS para discutir investigaciones y aplicaciones recientes en un foro en línea en un esfuerzo por continuar la comunicación científica durante la pandemia de coronavirus.