Contexte expérimental

Les météorites sont des roches extraterrestres qui atterrissent sur la surface de la terre, et non des météorites qui brûlent avant d'atteindre la terre, et elles jouent un rôle important dans l'évolution historique de la terre. Il y a beaucoup d'hypothèses sur les météorites, et certains pensent que la lune a été formée à partir des restes d'une grande météorite entrant en collision avec la terre. On pense aussi que l'eau qui recouvre la terre est apportée par des météorites. L'une des affirmations les plus connues est que l'impact d'une météorite a causé un événement d'Extinction Crétacé - paléogène.

De nombreux mystères existent dans les météorites et leurs spécimens sont naturellement recherchés par les historiens, les géologues et les amateurs de choses extraterrestres. Cependant, il est plus difficile de dire si une roche est une vraie météorite. En général, les indicateurs de base pour identifier les catégories de roches sont: densité, magnétisme et composition. Mais, par exemple, les roches amorphes composées principalement de fer dans les roches terrestres, elles ressemblent également à peu près aux météorites en apparence et en composition. Nous devons donc utiliser des méthodes plus ciblées pour identifier les catégories de roches, la méthode la plus efficace étant la spectroscopie de claquage induite par laser (libs).

La spectroscopie de claquage induite par laser (libs) est une spectroscopie d'émission atomique qui utilise un laser pulsé comme source d'excitation. L'impulsion laser est focalisée sur la surface de l'objet testé, ce qui augmente la densité de puissance laser à la surface du matériau testé jusqu'à un certain point. Avec une telle densité de puissance laser élevée, quelques microgrammes de matière sont éjectés à la surface du matériau testé, tandis que la surface du matériau produit également un plasma de courte durée de vie, mais de haute luminosité, dont la température instantanée peut atteindre 10 000 degrés Celsius. Les atomes et les ions à l'état excité retournent de l'état énergétique élevé à l'état énergétique inférieur pendant le refroidissementÀ ce moment - là, différents éléments émettent leur longueur d'onde spécifique de la lumière, cette lumièreLes spectres sont formés après avoir été suivis par un spectromètre, où les pics représentatifs des longueurs d'onde des différents éléments peuvent être directement observés.Libs est ainsi devenue une technique de spectroscopie permettant d’identifier différents types de composants métalliques et minéraux.

Méthodes expérimentales

Le but de cette expérience: utiliser libs pour identifier les météorites et les roches terrestres dans quatre échantillons de roche.

L'expérience a eu un total de quatre échantillons, dont deux échantillons de météorite, une Chondrite ordinaire H5 et une météorite ferro - nickel. Les deux autres échantillons étaient de l'oxyde de fer (feo2) et du dioxyde de titane (TiO2).

Dans l'expérience, nous avons utilisé le mode de fond sombre de déduction des données brutes d'avasoft, le mode SD. L'utilisation de ce mode permet de réduire le bruit et de mieux isoler et identifier les pics de plasma. Nous définissons le temps d'intégration à 10ms et le nombre moyen de fois à 1.

Configuration expérimentale

Cette expérience (Figure 2) utilise le tout nouveau AvaSPec - pct4096cl Mini spectromètre de type, il est conçu pour être compact, plus facile à intégrer dans les appareils de bureau et portables, plus adapté aux utilisateurs OEM. Ce spectromètre est configuré 4096 commeDétecteur CMOS, avec une résolution allant jusqu'à 0,09 nm et des niveaux de lumière parasite aussi bas que 0,1%.

Les autres accessoires utilisés expérimentalement sont les suivants: Laser Nd: YAG à double impulsion DPSS de la société lumibird,Boîtier de commande quantel pour personnaliser les fibres courtes, synchroniser les mesures du laser et du spectromètre, modèle fx002725.

Résultats expérimentaux

Le diagramme ci - dessous montre le spectre libs de chaque échantillon en mode SD.

Figure 3: spectre libs d'un échantillon de Chondrite ordinaire H5

Figure 4: spectre libs d'un échantillon de météorite ferronickel

Figure 5: spectre libs d'un échantillon d'oxyde de fer

Figure 6: spectre libs d'un échantillon de dioxyde de titane

Figure 7: comparaison spectrale libs d'échantillons de météorite ferronicke (orange) et d'oxyde de fer (rouge)

Analyse des résultats

Trois de ces échantillons sont d'abord examinés: les chondrites H5 ordinaires, les météorites ferroniques et les oxydes de fer, qui présentent tous une grappe de pics autour de la gamme de longueurs d'onde 230 - 265 nm (Figure 3 - 5), indiquant qu'ils contiennent des éléments ferriques.

L'échantillon de Chondrite ordinaire H5 présente des pics autour de 280 nm et autour de 288 nm que le reste de l'échantillon ne possède pas, ces deux pics indiquant respectivement qu'il contient des éléments de magnésium et de silicium, et les mesures correspondent à la composition de la Chondrite ordinaire H5.

En comparant les échantillons de météorite ferronicke et d'oxyde de fer, les deux ne diffèrent pas beaucoup (Figure 7). Mais un pic légèrement plus élevé, autour de 221 nm, peut être observé dans le spectrogramme de l'échantillon de météorite ferronicke, indiquant qu'il contient l'élément nickel.

L'échantillon de dioxyde de titane (Figure 6) a moins de pics dans la gamme de longueurs d'onde 230 - 265 nm, ce qui signifie qu'il contient moins de ferrite. Son pic principal se situe dans la gamme de longueurs d'onde 300 - 340 nm, ce qui signifie qu'il contient l'élément titane.

Conclusion de l'expérimentation

En observant les pics de longueur d'onde spécifiques de chaque échantillon dans un spectrogramme à l'aide de la technologie libs, il est possible de déterminer facilement et intuitivement la composition élémentaire de l'échantillon. Le nouveau mini - spectromètre Pacto utilisé pour cette expérience est adapté à tous les types d'applications, il est de petite taille, prend en charge plusieurs protocoles de communication et s'intègre facilement dans les produits et les systèmes.