Số điện thoại: 0989097828

Thu nhỏ kích thước các công cụ SEM và phân tích

21/06/2016

Hỏi: Ông có thể cho biết về công việc của mình ở trường Đại học Western?

Đáp: Phần lớn, tôi nghiên cứu nguồn gốc của khoáng mỏ - nếu chúng ta hiểu các mỏ khoáng sản hình thành như thế nào, chúng ta có thể tìm ra các mô hình tốt hơn để thăm dò các mỏ mới. Có rất nhiều công cụ để nghiên cứu các mỏ khoáng sản. Tôi là một nhà địa hóa học và khoáng vật học, vì vậy tôi có xu hướng sử dụng các công cụ địa hóa. Một trong những điều mà tôi nghiên cứu là các thành phần của các khoáng chất và làm thế nào chúng giúp chúng ta hiểu được quá trình quặng hình thành hoặc chỉ để xác định quặng.

Hỏi: Tôi thấy ông đang sử dụng một kính hiển vi điện tử để bàn (SEM) để tìm kiếm vấn đề trong việc thăm dò và khai thác khoáng sản. Ông có đang tìm kiếm vấn đề đặc biệt nào không?

Đáp: Một ví dụ về nơi JEOL NeoScope SEM đến là với các mỏ vàng. Trong một mỏ vàng điển hình, quặng, có thể chỉ có mật độ một vài phần triệu. Mật độ có thể chỉ từ 5 đến 10 phần triệu. Vì vậy, khi bạn nhìn vào tảng đá, bạn có thể không nhìn thấy vàng trong đó bởi vì các hạt vàng quá nhỏ. Chúng tôi đang giải quyết vấn đề mật độ rất thấp mà bạn vẫn đang kiếm tiền từ nó. Vì vậy, tôi có thể có một thử nghiệm với một tảng đá với kết quả, có thể nói, mật độ là 10 ppm, nhưng tôi vẫn không thể nhìn thấy vàng ở trong đó. SEM cho phép tôi tìm ra một mật độ thấp hơn rất nhiều - xuống đến 1μm hoặc ít hơn 1μm và quan sát được nơi thực tế có vàng trong khối đá. Vàng tồn tại trong một loại khoáng chất xác định khác hay nó tồn tại dưới dạng tinh khiết? Có vàng tinh khiết, nhưng cũng có những quặng kim loại vàng như vàng telluride và những loại khác, vì vậy tôi có thể xác định thành phần khoáng chất của vàng bằng cách sử dụng EDS (năng lượng tán sắc tia X quang phổ) trên SEM. Trong khi rất nhiều công việc của tôi có liên quan đến những hiểu biết về căn nguyên của mỏ quặng, tôi cũng dành thời gian phát triển kỹ thuật. Một trong những dự án hiện tại của tôi liên quan đến việc kết hợp pXRF (huỳnh quang tia X xách tay) và SEM để lập bản đồ địa tầng đá lửa (tương ứng các lớp khác nhau của đá), chìa khóa để khám phá nguyên tố nhóm bạch kim. Đây là nghiên cứu đầu tiên thuộc loại hình này, nơi SEM được áp dụng cho các thăm dò khoáng sản hoặc nghiên cứu khoáng sản cũng như mỏ khoáng sản.

Hỏi: Những công nghệ này đã hỗ trợ các nhà địa chất như thế nào?

Đáp: Với pXRF, thay vì phải lấy một tảng đá và vận chuyển nó đến một phòng thí nghiệm, sau đó chờ đợi hàng tuần để có được một phân tích, bạn có thể chỉ cần lấy một trong những đơn vị pXRF trên cánh đồng và bắt đầu phân tích mẫu đá. Điều này thật sự khá tuyệt vời. Giờ đây, bạn không cần phải gửi tất cả mọi thứ trở lại phòng thí nghiệm; bạn có thể bắt đầu phân tích mẫu ngay trên cánh đồng. Nếu bạn muốn biết thành phần hóa học của đất và bạn muốn làm điều đó một cách nhanh chóng ngay trên cánh đồng, pXRF đã cách mạng hóa những việc này; nó rất phổ biến trong ngành công nghiệp khai thác mỏ và thăm dò khoáng sản. Nhưng đối với khoáng vật, bạn không thể thực sự làm việc này.

Hỏi: Vậy thì ông sử dụng kỹ thuật nào cho khoáng vật?

Đáp: Ngày xưa, những gì chúng tôi làm là mang về một tảng đá, cắt bỏ một vài phần của nó, và sau đó phân tích nó với vi cực điện tử JEOL trong phòng thí nghiệm của mình. Tôi là một trong những nhà nghiên cứu chính về công cụ này. Với các vi cực điện tử, bạn có thể phân tích thành phần khoáng sản, nhưng phải mất một thời gian dài. Bạn phải mang đá ở ngoài đồng về, cắt đá, xong phần chuẩn bị, và sau đó làm các phân tích. Việc đó có thể mất vài tuần đến vài tháng.

Hỏi: SEM thu nhỏ để bàn đã giúp ông làm được điều gì mà ông không thể trước đây?

Đáp: Với máy SEM để bàn, tôi thậm chí không cần phải làm một bước nào trong những bước này – Tôi chỉ cần lấy một mảnh đá và đặt nó trong máy SEM để bàn và bắt đầu phân tích mẫu khoáng sản của mình. Tôi có thể biết bên trong có vàng hay có những thứ như các yếu tố nhóm bạch kim hay không. Tôi cũng có thể thấy các kim loại được phân bố trong đá như thế nào và thành phần hóa học của các khoáng chất có liên quan với các kim loại này. Máy SEM để bàn đã có được khoảng một thời gian, nhưng không ai thực sự từng làm điều này trong địa chất. Tại phòng thí nghiệm của mình, chúng tôi là những người đầu tiên đang làm điều này, vì vậy chúng tôi đang phát triển các kỹ thuật mới để sử dụng máy SEM để bàn trong thăm dò khoáng sản cũng như chế biến khoáng sản. Đây là một lĩnh vực nghiên cứu mới. Chúng tôi đang dùng SEM làm phân tích trong phòng thí nghiệm với vàng, bạch kim, các dự án khác, và EDS, hệ thống phân tích hóa học dưới kính hiển vi. Đó là một phần thực sự quan trọng của kính hiển vi điện tử quét – EDS. Chúng tôi sử dụng nó để tạo ra các chế phẩm khoáng sản. Tất cả mọi thứ có thể được thực hiện với một vi cực điện tử, chúng tôi làm với máy SEM để bàn khá nhiều vì chi phí thấp hơn nhiều và sự chuyển biến nhanh hơn nhiều.

Hỏi: Công việc với máy SEM để bàn đã tiến bộ như thế nào?

Đáp: Hầu hết các sinh viên của tôi sử dụng nó và chúng tôi đang áp dụng nó vào cái mà tôi gọi là "phương pháp tiếp cận phân loại". Trong phân loại bạn thường chỉ nhìn vào những điểm quan trọng nhất và bạn đối phó với những gì quan trọng nhất đầu tiên, sau đó mới là những gì ít quan trọng hơn. Với đá, chúng tôi đang không phân tích chúng, nhưng bạn sàng lọc chúng ra – vì vậy bạn có thể thu thập 100 mẫu đá trên cánh đồng, và sau đó trong số 100 loại đá trên cánh đồng này, sẽ có khoảng 30 mẫu cần làm một loại phân tích đặc biệt, tiếp theo, ngoài 30 mẫu này, bạn sẽ chọn ba mẫu để phân tích theo kiểu khác. Có một hệ thống các quyết định mà bạn phải đưa ra dựa trên những gì bạn muốn phân tích. Máy SEM để bàn không phải là có độ rõ ràng cao nhất hoặc độ chính xác cao nhất, nhưng nó mang lại cho bạn một nhận thức về những gì có trong đá. Vì vậy, chúng tôi sử dụng triết lý đó trong phương pháp phân loại này, và rất nhiều sinh viên của tôi đang sử dụng nó như là một đánh giá đầu tiên, thông qua những tảng đá để đưa ra quyết định, ví dụ, lựa chọn mẫu nào trong số mười mẫu là tốt nhất để thực hiện thêm phân tích, bởi vì đó có thể là tất cả những gì tôi cố gắng được. Máy SEM để bàn rất phù hợp để sàng lọc mẫu nào có thể đi đến giai đoạn phân tích tiếp theo.

Hỏi: Thiết bị đo đạc SEM thu nhỏ đã ảnh hưởng đến công việc của ông bằng cách nào?

Đáp: Với máy SEM truyền thống, các vi cực điện tử hoạt động theo cùng một cách, sẽ phải mất thời gian chờ đợi. Vì vậy, nếu tôi muốn sử dụng máy SEM (trong phòng thí nghiệm thông thường), tôi có thể cần phải chờ đợi hai hoặc ba tuần. Nếu tôi có một cái gì đó ngay trước mặt tôi và tôi muốn câu trả lời cho câu hỏi đó, tôi có thể đi xuống phòng thí nghiệm ngay. Tôi không phải đặt thời gian trước. Rõ ràng rằng những người từ các bộ phận khác nhau đều cùng sử dụng nó, nhưng đó cũng là khả năng tiếp cận – đây là vấn đề về việc tất cả sinh viên của tôi và những người khác có thể sử dụng nó mà không cần phải có một thời gian đặt trước cụ thể.

Hỏi: Nếu có thì thách thức đối với các công cụ để bàn là gì?

Đáp: Nếu chúng ta có một danh sách những điều mong muốn các thế hệ tiếp theo sẽ ra sao, thì kích thước mẫu lớn hơn có lẽ sẽ có ích. Nhưng nếu bạn làm việc với một kích thước mẫu lớn hơn, bạn lại phải làm các bộ phận của công cụ cũng lớn hơn, và thế là nó trở nên kém linh động. Đây là một sự đánh đổi giữa kích thước nhỏ của máy SEM để bàn và kích thước của các mẫu mà chúng tôi muốn dùng nó để phân tích. Chỉ có thách thức khác mới làm cho nó thật sự di động. Với việc tạo ra sự di động chó SEM, sẽ có một vài con ốc phải thêm vào hoặc bớt ra khỏi máy, hoặc những vấn đề tương tự như thế. Đó là một vấn đề kỹ thuật mà chúng tôi chưa nghiên cứu đến. 

Theo www.labmanager.com