海底蕴藏着大量有价值的矿物和金属,这些矿物和金属是电动汽车和风力涡轮机等现代技术所急需的。然而,迄今为止,发现这些矿藏的过程十分复杂。潜水机器人使用夹钳采集样本,然后在研究船上进行分析。一种创新方法正在为更环保地探索海洋开辟新的可能性。

双脉冲LIBS技术为深海材料提供环境友好的分析

汉诺威激光中心(LZH)利用采用双脉冲激光器的激光诱导等离子体光谱(LIBS)开发了一种在海平面以下6,000米深度进行材料环境友好分析的方法。

作为DFG项目的一部分,与格赖夫斯瓦尔德的莱布尼茨等离子体科学技术研究所(INP)一起研究了基本过程行为。该方法可实时提供精确的元素分析,并取代耗时的海底采样。

双脉冲技术使用两个激光脉冲:第一个脉冲在材料表面的水中创建一个空腔,而第二个脉冲从表面蒸发材料并创建包含用于光谱分析的元素的等离子体。问题在于水下的高压,这使得很难生成有意义的光谱以进行准确分析。

针对深海使用进行了优化

目前的研究重点是分析压力高达600巴的材料,例如在地表以下6,000米处发现的材料,并使用能量高达150毫焦耳的激光脉冲。通过调整激光参数,该团队能够优化深海高压的测量。

激光脉冲之间0.5微秒的短暂延迟以及光谱仪测量开始时间的精确调整对于获得的数据质量至关重要。