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Escáner QEMSCAN

QEMSCAN es el nombre de un sistema automatizado integrado de mineralogía y petrografía que proporciona análisis cuantitativos de minerales , rocas y materiales artificiales. QEMSCAN es una abreviatura de evaluación cuantitativa de minerales mediante microscopía electrónica de barrido y una marca registrada propiedad de FEI Company desde 2009. Antes de 2009, QEMSCAN era vendido por LEO, una empresa propiedad conjunta de Leica y ZEISS. El sistema integrado comprende un microscopio electrónico de barrido (SEM) con una gran cámara de muestras, hasta cuatro detectores de espectroscopia de rayos X de energía dispersiva (EDS) de elementos ligeros y un software propietario que controla la adquisición automática de datos. El paquete de software fuera de línea iDiscover proporciona funcionalidad de procesamiento y generación de informes de datos.

Identificación y cuantificación de minerales

Imagen QEMSCAN de una arenisca fluvial, tamaño de cuadrícula = 500 μm

QEMSCAN crea mapas de ensamblaje de fases de una superficie de muestra escaneada por un haz de electrones acelerado de alta energía a lo largo de un patrón de escaneo de trama predefinido. Se generan espectros de rayos X de energía dispersiva de bajo conteo (EDX) que brindan información sobre la composición elemental en cada punto de medición. La composición elemental en combinación con la información de brillo de electrones retrodispersados ​​(BSE) y la tasa de conteo de rayos X se convierte en fases minerales. [1] Los datos de QEMSCAN incluyen mineralogía en masa y ensayos químicos calculados. Al mapear la superficie de la muestra, las propiedades texturales y la información contextual, como el tamaño y la forma de las partículas y los granos minerales , las asociaciones minerales, la liberación mineral, el comportamiento elemental, la porosidad y la densidad de la matriz , se pueden calcular, visualizar e informar numéricamente. Las capacidades de procesamiento de datos incluyen la combinación de múltiples fases en grupos minerales, la resolución de espectros mixtos (procesamiento de fase límite), el filtrado basado en imágenes y la clasificación basada en partículas. Se pueden generar informes cuantitativos para cualquier número seleccionado de muestras, partículas individuales y para clases de partículas que comparten atributos de composición y/o textura similares, como fracciones de tamaño o tipos de roca.

Tipos de muestras y preparación

QEMSCAN se emplea rutinariamente en el análisis de minerales formadores de rocas y menas. Los requisitos de preparación de la muestra incluyen una superficie de muestra seca y nivelada, recubierta con una fina capa conductora de electricidad (por ejemplo, carbono). La muestra debe ser estable en condiciones de alto vacío y el haz de electrones, normalmente de 15 a 25 kV. Los tipos de muestra comunes incluyen bloques de 30 mm impregnados con resina de recortes de perforación y mena , secciones delgadas de núcleos de perforación y rocas , así como muestras de suelo . Se han medido partículas muy pequeñas, como polvo atmosférico, en cinta de carbono o papel de filtro. Las muestras de carbón generalmente se montan en cera de carnauba , lo que proporciona suficiente contraste para permitir la separación de la muestra del medio de montaje y la posterior medición de carbón y macerales .

Paquete de software

QEMSCAN consta del paquete de software propietario iDiscover que consta de cuatro módulos de software:

  1. Datastore Explorer : módulo de gestión de datos
  2. iMeasure - módulo de medición, control SEM y EDS
  3. iExplorer - herramientas de procesamiento y clasificación de datos, gestión de bases de datos minerales, informes
  4. Editor SIP : protocolo de identificación de fases

Modos de medición

QEMSCAN consta de cinco modos de medición personalizables:

  1. Análisis mineralógico a granel de BMA
  2. Análisis mineralógico de partículas de PMA
  3. Búsqueda de minerales específicos por SMS
  4. Búsqueda de minerales traza mediante TMS
  5. Modo de imagen de superficie de imagen de campo

Aplicaciones

Las mediciones de QEMSCAN se pueden aplicar en la caracterización cuantitativa de minerales de rocas , productos de la meteorización como regolito y suelos , y la mayoría de los materiales artificiales. Como resultado, tiene aplicaciones comerciales y científicas en minería y procesamiento de minerales ; [2] petróleo y gas ; [3] carbón ; [4] ciencias ambientales ; [5] [6] geociencias forenses ; [7] arqueología ; [8] agronegocios ; entorno construido y geología planetaria . [9]

Historia

Referencias

  1. ^ Gottlieb, P., Wilkie, G., Sutherland, D., Ho-Tun, E., Suthers, S., Perera, K., Jenkins, B., Spencer, S., Butcher, A., Rayner, J. 2000. Uso de microscopía electrónica cuantitativa para aplicaciones de mineralogía de procesos. JOM - Journal of the Minerals, Metals and Materials Society , 52 , 4, 24-25. doi :10.1007/s11837-000-0126-9
  2. ^ Goodall, WR, Scales, PJ, Butcher, AR 2005. El uso de QEMSCAN y la lixiviación diagnóstica en la caracterización del oro visible en minerales complejos. Minerals Engineering , 18 , 8, 877-886 doi:10.1016/j.mineng.2005.01.018
  3. ^ Fröhlich, S., Redfern, J., Petitpierre, L., JD Marshall, M. Power, Grech, P. 2010. Evolución diagenética de areniscas de canales incisos: implicaciones para la caracterización de yacimientos de la Formación Marar del Carbonífero Inferior, Cuenca de Ghadames, Libia occidental. Journal of Petroleum Geology , 33 ; 3-18. resumen
  4. ^ Liu, Y., Gupta, R., Sharma, A., Wall, T., Butcher, A., Miller, G., Gottlieb, P., French, D. 2005. Caracterización de la asociación de materia mineral y materia orgánica mediante QEMSCAN y aplicaciones en la utilización del carbón. Fuel , 84 , 10, 1259–1267. doi :10.1016/j.fuel.2004.07.015
  5. ^ Haberlah, D., Williams, MAJ, Halverson, G., Hrstka, T., Butcher, AR, McTainsh, GH, Hill, SM, Glasby, P. 2010. Loess e inundaciones: datos multiproxy de alta resolución de la deposición de aguas estancadas del Último Máximo Glacial (LGM) en las cordilleras Flinders, en la zona semiárida del sur de Australia. Quaternary Science Reviews , 29 , 19-20, 2673–2693. doi :10.1016/j.quascirev.2010.04.014
  6. ^ Haberlah, D., Strong, C., Pirrie, D., Rollinson, G. K., Gottlieb, P., Botha, W. S. K., Butcher, AR 2011. Aplicaciones de la petrografía automatizada en la ciencia cuaternaria. Quaternary Australasia , 28(2) , 3–12
  7. ^ Pirrie, D., Power, MR, Rollinson, GK, Wiltshire, PEJ, Newberry, J., Campbell, HE 2005. Análisis de minerales automatizado mediante SEM-EDS (QEMSCAN) en investigaciones forenses de suelos: prueba de reproducibilidad instrumental. En: K. Ritz et al. (eds.) Criminal and Environmental Soil Forensics , 84 , 10, 411-430, Springer Science doi:10.1007/978-1-4020-9204-6_26
  8. ^ Knappett, C., Pirrie, D., Power, MR, Nikolakopoulou, I., Hilditch, J., Rollinson, GK 2005. Análisis mineralógico y procedencia de cerámicas antiguas mediante análisis SEM-EDS automatizado (QEMSCAN): un estudio piloto sobre cerámica LB I de Akrotiri, Thera. Journal of Archaeological Science , en prensa doi :10.1016/j.jas.2010.08.022
  9. ^ Schrader, CM, Rickman, D., Stoeser, D., Wentworth, SJ, Botha, PWSK, Butcher, AR, McKay, D., Horsch, H., Benedictus, A., Gottlieb, P. 2008. Análisis de muestras de regolito de tierras altas lunares del núcleo de impulsión 64001/2 del Apolo 16 y simuladores de regolito lunar: una base de datos comparativa en expansión. Informe técnico de la NASA , resumen MSFC-2144
  10. ^ Frost, MT, O'Hara, K., Suddaby, P., Grant, G., Reid, AF, Wilson, AF, Zuiderwyk, M. 1977. Una descripción de dos sistemas de control automatizados para la microsonda electrónica. Espectrometría de rayos X , 5 , 4, 180-187. doi :10.1002/xrs.1300050403

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