全球生產(chǎn)市場的持續(xù)發(fā)展，增加了對礦物質的需求。然而供求的不平衡，正在使對自然資源的有效利用成為比以往更加重要的考慮因素。當前的礦產(chǎn)開采技術不能始終保證對沉積物的最佳開采，這會導致開采成本和開采時間的增加。礦業(yè)公司希望能有一種快速、可靠的方法來分析潛在的礦藏。現(xiàn)在，德國弗朗荷費激光技術研究所（ILT）已經(jīng)開發(fā)出一種適合于采礦的系統(tǒng)，其采用激光分析來實時地鑒定巖石。 V`hu,Y;%  
w5C*L)l  
開采礦產(chǎn)最常見的方法是鉆孔、爆-破、切割。為了決定哪些地方值得開采，礦山經(jīng)營者必須能夠準確地模擬出沉積物，顯示出在哪里、在什么深度，以及何種濃度的所需礦石將被發(fā)現(xiàn)。這樣就避免對沒有價值的巖石的盲目開采，節(jié)省了礦山經(jīng)營者開采資源的時間和資金。 /'DwfX  
?>uew^$d[w  
目前，詳細模擬一種沉積物所需要的信息是由巖心鉆探收集的：從地下開采出一個核心樣品并送到實驗室，然后利用X射線熒光（XRF）對樣品的成分進行分析。礦山經(jīng)營者不得不等上3~5天才能得到結果。但這已經(jīng)是目前最先進的方法了。 @Cq? :o<  
,Fqz e/  
由于巖心鉆探的方法非常耗費時間，礦業(yè)公司都在渴望能有一種更快的分析方法，并且依然能提供足夠詳細的信息。在一項由德國經(jīng)濟技術聯(lián)邦委員會（BMWi）資助的項目中，來自德國弗朗荷費激光技術研究所的研究人員，與亞琛工業(yè)大學礦業(yè)與冶金機械學院合作，已經(jīng)開發(fā)出了一個用于礦物開采的帶有聯(lián)機分析模塊的分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)能在鉆取礦物質的過程中直接對巖石進行分析：使用安裝在分析模塊上的傳統(tǒng)的鉆機，在巖石上鉆出一個直徑10cm、深度為24m的孔。該分析系統(tǒng)能在鉆孔的過程中測量巖石的化學成分，并且立刻就能得到評估數(shù)據(jù)。 M
~ h8Crz  
;DRTQn`m  
“這個項目的挑戰(zhàn)是重新設計激光傳感器，以使它們能承受較為惡劣的工作環(huán)境。”研究人員說：“我們正在研發(fā)能夠應對極端溫度、強烈振動、高濕度和多粉塵等惡劣環(huán)境的測量儀器。” M~T.n)x2  
&%aXR A#+  
實時多元素分析 mXWTm%'[  
wVK*P -C  
該分析系統(tǒng)所使用的分析方法是激光誘導擊穿光譜（LIBS）測量：巖粉通過一個軟管被帶到表面上，并用一個旋風除塵器分離成顆粒大小。粉塵和空氣的混合物在軟管中以高達每秒20米的速度通過，而實時分析（所有時間不超過20微秒）就是在這段旅程中完成的。 =H]F`[B=  
 :S %lv  
一個高能量的激光脈沖聚焦于通過的巖粉粒子。這些粒子首次被氣化，然后被激光的熱量變成等離子體。在一段短暫的時間內，等離子體以其包含的特定元素的頻率產(chǎn)生輻射。光譜儀同時會檢測到所有元素發(fā)出的輻射，然后這些數(shù)據(jù)被發(fā)送到計算機進行評估。在分析過程中，激光脈沖會接觸到由不同元素構成的粒子，結果是很短時間內的平均值。這提供了巖石所包含的所有成分的有用信息，而數(shù)據(jù)序列的年代則顯示了沉積物是如何分層的。 1qdZc_x  
FcbM7/  
這種方法的決定性的優(yōu)勢是其能節(jié)省大量時間。由于數(shù)據(jù)的評估和提交能在幾秒鐘內完成，礦上經(jīng)營者能夠立即決定沉積物的質量，并依此來調整相應的開采過程。到目前為止，這種方法已經(jīng)用來檢測鎂、鈣、硅、鐵、鋁等材料。目前研究人員正在開發(fā)能快速檢測銅和其他金屬的光譜儀。 LX+5|u  
0Ce]V,i6C>  
從長遠來看，這種面向多元素分析的實時檢測過程，使自動提取機械成為可能。研究人員已經(jīng)提出一個概念：該系統(tǒng)如何能安裝到地下采煤機上。在地面上，該系統(tǒng)可以安裝到用于提取礦藏的鉆探設備上。聯(lián)機分析能夠實現(xiàn)對沉積物的連續(xù)的質量控制和不斷滾動更新。一個旨在開發(fā)適合行業(yè)應用的分析系統(tǒng)的后續(xù)項目已經(jīng)開始了。具有激光分析系統(tǒng)的鉆機，將為該類產(chǎn)品帶來新的賣點，也將為這些制造廠商開辟新的銷售潛力。