Een onderzoeksteam van de Universiteit van Málaga heeft het gebruik van een systeem voor nauwkeurigere detectie van verbindingen in gesteenten gevalideerd door verschillende soorten gegevens te combineren die zijn verkregen met dezelfde lasertechnologie die directe informatie uit kleine monsters levert. Het onderzoek is uitgevoerd in het laboratorium waarbij de atmosferische omstandigheden van de aarde en Mars worden gesimuleerd.

De technologie die wordt gebruikt om de definitie van de atomaire samenstelling van gesteenten te verbeteren, bekend als laser-geïnduceerde afbraakspectroscopie (LIBS), bestaat uit de emissie van een lichtstraal die de toestand van materie transformeert van vast naar plasma. In slechts een miljoenste van een seconde legt het systeem de emissie vast van de elementen waaruit het monster bestaat.

Op hetzelfde moment dat de verandering van materie plaatsvindt, ontstaat er een akoestische golf door de ontploffing van het mineraal. De experts die bij deze studie betrokken zijn, hebben spectrale informatie en die van de voortplanting van geluid samengevoegd om betrouwbaardere gegevens te verkrijgen. In het artikel "LIBS-Acoustic Mid-Level Fusion Scheme for Mineral Differentiation under Terrestrial and Martian Atmospheric Conditions", gepubliceerd in het tijdschrift Analytical Chemistry , bevestigen deze experts dat dit model voor de analyse van materialen een betere definitie van de verbindingen bereikt in minder tijd en op een analyseschaal die het attogram benadert, d.w.z. een hoeveelheid massa die gelijk is aan die van een virus.

In vergelijking met de resultaten die zijn verkregen met LIBS of de akoestische dataset afzonderlijk, verbeteren de resultaten van het nieuwe systeem de informatie van respectievelijk 90% en 77% tot 92% voor atmosferische omstandigheden op aarde, en van 85% en 81% tot 89% voor Mars.

Met andere woorden, het nieuwe systeem slaagt erin de resultaten van de analyse te verbeteren door de akoestische gegevens van de laserinterventie van een zeer kleine steekproef en in realtime op te nemen. "We demonstreren voor het eerst dat de akoestische golf die door de laser op het monster wordt gegenereerd, kan worden gebruikt om een ​​statistische descriptor te creëren en om de capaciteit van LIBS voor gesteentedifferentiatie te verbeteren," Javier Laserna, een onderzoeker aan de Universiteit van Málaga en een van de auteurs van het artikel, vertelt Fundación Descubre.

Fusion cuisine met LIBS

LIBS wordt veel gebruikt door de wetenschappelijke gemeenschap om de samenstelling van gesteenten, mineralen en bodems onder verschillende omstandigheden te bepalen vanwege de hoge prestaties, directheid en betrouwbaarheid. Deskundigen zijn echter nog een stap verder gegaan door gelijktijdig de akoestische respons die wordt geleverd door lasergeïnduceerde plasma's te beoordelen. Op deze manier kunnen ze geologische monsters veel nauwkeuriger identificeren.

Concreet selecteerden de onderzoekers twee groepen mineralen, zes rijk aan ijzer en zes rijk aan calcium. De aanvankelijke hypothese was dat de elementaire samenstelling binnen elke groep zeer vergelijkbare LIBS-spectra zou genereren. Deze elementen zijn overvloedig aanwezig in het zonnestelsel en zijn zowel gedetecteerd in meteorieten van Mars-oorsprong als in materialen die op de planeet zelf zijn geanalyseerd.

Calcium is in het bijzonder een van de belangrijkste componenten in rotsformatie, en de aanwezigheid en rangschikking ervan levert relevante informatie op voor het bestuderen van de oorsprong van de planeten Mercurius, Venus, Aarde en Mars.

Het proces voor het verkrijgen van de LIBS-gegevens en de akoestische reacties wordt bereikt met dezelfde test, die bestaat uit het toepassen van een laser op het monster. De informatie die ze opleveren is echter compleet anders. In LIBS komt het signaal voornamelijk van atomen die een proces van fragmentatie, verneveling, ionisatie en excitatie hebben ondergaan. Met andere woorden, de materie wordt omgezet in plasma en de atomen worden beschikbaar gesteld voor analyse. Bij akoestische informatie wordt de golf opgewekt door de uitzetting van het plasma in de atmosfeer. Daarom biedt de combinatie van de twee aanvullende informatie om nieuwe gegevens te extraheren die de verschillende elementen en hun rangschikking duidelijker identificeren.

Dit model kan van groot belang zijn voor de analyse van materialen in complexe omgevingen, bijvoorbeeld die in andere atmosferen, zoals verkenningen van Mars of op grote oceaandiepten. De experts zetten hun studies voort om de implementatie van deze techniek in open omgevingen te verbeteren, aangezien de aanwezigheid van echo's of interferentie het akoestische signaal en de waarden kan veranderen. Ze zijn ook van plan om de gegevens die in de atmosfeer van Mars zijn verkregen, te verbeteren door gevoeligere microfoons te gebruiken. + Verder verkennen

Doorbraak voor laser-geïnduceerde afbraakspectroscopie