En forskargrupp från universitetet i Málaga har validerat användningen av ett system för mer exakt detektering av föreningar i bergarter genom att sammansmälta olika typer av data som erhållits med samma laserteknik som ger omedelbar information från små prover. Forskningen har utförts i laboratoriet som simulerar de atmosfäriska förhållandena på jorden och Mars.

Tekniken som används för att förbättra definitionen av stenars atomsammansättning, känd som laserinducerad nedbrytningsspektroskopi (LIBS), består av emissionen av en ljusstråle som omvandlar materiens tillstånd från fast till plasma. På bara en miljondels sekund fångar systemet emissionen av de element som utgör provet.

Samtidigt som förändringen av materia sker uppstår en akustisk våg från detonationen av mineralet. Experterna som är inblandade i denna studie har sammansmält spektral information och den som tillhandahålls av spridningen av ljud för att få mer tillförlitliga data. I artikeln "LIBS-Acoustic Mid-Level Fusion Scheme for Mineral Differentiation under Terrestrial and Martian Atmospheric Conditions" publicerad i tidskriften Analytical Chemistry , bekräftar dessa experter att denna modell för analys av material uppnår en bättre definition av föreningarna på kortare tid och i en analysskala som närmar sig attogrammet, dvs. en mängd massa som motsvarar den hos ett virus.

I jämförelse med resultaten som erhållits med LIBS eller den akustiska datamängden separat, förbättrar resultaten från det nya systemet informationen från 90 % respektive 77 % till 92 % för jordens atmosfäriska förhållanden och från 85 % och 81 % till 89 % för Mars.

Med andra ord, det nya systemet lyckas förbättra resultaten av analysen genom att inkludera akustiska data från laserinterventionen från ett mycket litet prov och i realtid. "Vi visar för första gången att den akustiska våg som genereras av lasern på provet kan användas för att skapa en statistisk deskriptor och för att förbättra kapaciteten hos LIBS för bergsdifferentiering," Javier Laserna, forskare vid universitetet i Málaga och en av författarna till artikeln, berättar Fundación Descubre.

Fusionsmat med LIBS

LIBS används i stor utsträckning av det vetenskapliga samfundet för att bestämma sammansättningen av stenar, mineraler och jordar under olika förhållanden på grund av dess höga prestanda, omedelbarhet och tillförlitlighet. Men experter har gått ett steg längre genom att samtidigt utvärdera den akustiska responsinmatningen som tillhandahålls av laserinducerade plasma. På så sätt kan de identifiera geologiska prover mycket mer exakt.

Specifikt valde forskarna två grupper av mineraler, sex rika på järn och sex rika på kalcium. Den initiala hypotesen var att den elementära sammansättningen skulle generera mycket liknande LIBS-spektra inom varje grupp. Dessa grundämnen är rikliga i solsystemet och har upptäckts både i meteoriter av Mars ursprung och i material som analyserats på själva planeten.

Kalcium i synnerhet är en av huvudkomponenterna i bergbildning, och dess närvaro och arrangemang ger relevant information för att studera ursprunget till planeterna Merkurius, Venus, Jorden och Mars.

Processen för att erhålla LIBS-data och de akustiska svaren uppnås från samma test, som består i att applicera en laser på provet. Men informationen de ger är helt annorlunda. I LIBS kommer signalen främst från atomer som har genomgått en process av fragmentering, atomisering, jonisering och excitation. Materien omvandlas med andra ord till plasma och atomerna görs tillgängliga för analys. När det gäller akustisk information genereras vågen av plasmans expansion i atmosfären. Därför ger kombinationen av de två kompletterande information för att extrahera ny data som tydligare identifierar de olika elementen och deras arrangemang.

Denna modell kan vara av stort intresse för analys av material i komplexa miljöer, till exempel sådana som utförs i andra atmosfärer, såsom utforskningar av Mars eller på stora havsdjup. Experterna fortsätter sina studier för att förbättra implementeringen av denna teknik i öppna miljöer, eftersom närvaron av ekon eller störningar kan förändra den akustiska signalen och modifiera värdena. De planerar också att förbättra data som erhålls i Mars atmosfär genom att använda känsligare mikrofoner. + Utforska vidare

Genombrott för laserinducerad nedbrytningsspektroskopi