Soluciones Analíticos SpA. Análisis Mineralógico mediante Espectrometria VIS/NIR.

Transcripción

1 Soluciones Analíticos SpA Análisis Mineralógico mediante Espectrometria VIS/NIR.

2 Contenidos Espectrómetro VIS/NIR Metodología de Análisis Método de Referencia Modelo Quimiométrico Aplicaciones Resumen

3 Espectrómetro VIS/NIR Que es un Espectrómetro? Es un instrumento que mide la intensidad de la luz en función de las longitudes de onda.

4 Visible/NIR nm 0.01 nm 10 nm 1000 nm 0.01 cm 1 cm 1 m 100 m Gamma Rays X-Rays Ultraviolet Infrared Radio Waves Visible 350 nm 780 nm 2500 nm ASD Spectrometer Range 4 Confidential

5 Espectrómetro VIS/NIR Interacción de la Luz con la Materia Absorption Specular Reflectance Diffuse Reflectance Transmission Diffuse Transmission (Forward Scatter) Confidential 5

6 Espectrómetro VIS/NIR Esquema de Trabajo de NIR Total energy falling on the sample (Irradiance) Reflected energy (Radiance) Confidential

7 Espectrómetro VIS/NIR Detectores VNIR ( nm): 512 elementos matriz de fotodiodos de Si cubiertos con filtros en orden. SWIR 1 ( nm) y SWIR 2 ( nm): Rejilla concava holográfica y un fotodiodo de InGaAs refrigerado. VNIR SWIR 1 y 2

8 Espectrómetro VIS/NIR Características Espectrales La principal característica de un espectro es la presencia de Picos. Los picos en un espectro de muestras de minerales se derivan de varios tipos de procesos electrónicos y vibracionales, influyendo en su campo cristalino, transferencia de carga, centros de color y transiciones banda de conducción. Características espectrales de las muestras minerales surgen principalmente de los enlaces CH, NH, OH y enlaces SH. Es muy común obtener espectros en donde sus picos se superponen y no son a menudo el resultado de un solo componente.

9 Absorbance + offset Espectrómetro VIS/NIR Espectro de la Muscovita Se observa que los pick de la muscovita aparecen a los 1400, 2200, 2350 y 2440 nanómetros, y éstos se deben principamente a el enlace vibracional de Al-OH % Muscovite 21.6% Muscovite 50.5% Muscovite Reference (pure) Muscovite Wavelength (nm)

10 Metodología de Análisis por VIS/NIR Consideraciones relevantes para el Analisis NIR Tamaño de partícula, Preparación de muestra: Temperatura, Humedad. Ruído, Resolución Espectral, Exactitud de las longitudes de onda, Condiciones técnicas del equipo: Verificación de la longitud de onda, Chequeo de la fibra óptica, Fuente de iluminación.

11 Reflectance Metodología de Analisis por VIS/NIR Tamaño de partícula Muestras muy finas presentan mayor reflectancia que muestras de menor tamizado. Se considera que lo óptimo es entre 10 y 100 mallas. 0.8 Sample 3, 3 Sizes FC Wavelength, nm

12 Metodología de Análisis por VIS/NIR Preparación de la muestra La preparación de la muestra es sencilla, pero requiere que sea compactada firmemente en el porta muestra para evitar crear espacios vacíos.

13 Metodología de Análisis por VIS/NIR NIR PRESS - Permite preparación muy reproducible - Elimina generación de polvo - Preparación rápida

14 Absorbance Units Metodología de Análisis por VIS/NIR 0.01 Noise Photometric Noise Wavelength (nm)

15 Raw DN Metodología de Análisis por VIS/NIR Noise 150 Dark Current Noise Confidential Wavelength (nm)

16 Reflectance Metodología de Análisis por VIS/NIR Resolución Espectral 30 nm Resolution 10 nm Resolution 8 nm Resolution 6 nm Resolution 0.55 Kaolinite (Spectra Offset for Clarity) Wavelength (nm)

17 Metodología de Análisis por VIS/NIR Exactitud de las longitudes de onda Wavelength (nm)

18 Metodología de Análisis por VIS/NIR Verificación de la longitud de onda Spectralon PolyTetraFloraEthylene (PTFE) TEFLON Es un Estandar de reflectancia primario Confidential

19 Metodologia de Analisis por NIR Cable de Fibra Óptica Confidential

20 MetodologÍa de Análisis por NIR Campo Visual-Prueba de Contacto Confidential

21 Metodología de Análisis por NIR Campo Visual de MUGLIGHT

22 Método de Referencia NIR es un método secundario, sus métodos de referencia podrían ser: Difracción de Rayos X por TOPAS. TIMA / QEMSCAN.

23 Método de Referencia Selección del Método de Referencia El método de referencia debe tener el menor error posible. El Error Standar del Laboratorio (SEL) debe ser conocido y documentado. Los cambios en el método de referencia pueden producir cambios en los nuevos datos de referencia muy diferentes a los originales.

24 Modelo Quimiométrico Un modelo quimiométrico es un archivo patrón o predictor, que puede segun su tipo: Discriminar una muestra Identificar una muestra y/o Cuantificar una muestra.

25 Modelo Quimiométrico Como se genera estos modelos quimiometricos? Los modelos quimiométricos se generan a partir de recolección de los espectros de las muestras de interés con el software Indico Pro. Los espectros son transportados a un software específico GRAMS IQ y calibrados.

26 Modelo Quimiométrico Cuantas son necesarias para generar estos tipos de modelos? para estudiar la factibilidad para correr un modelo. >180 para producir un modelo robusto Se necesita un 20% del total de muestras para considerarlas TEST. El resto son consideradas para calibracion, CAL. Confidential 26

27 Modelo Quimiométrico Calibración y validación de las muestras Las muestras deben ser reprentativas con respecto a su rango de composición. Deben ser escaneadas de la misma manera que forma que se escanearan las del modelo. Las combinaciones de minerales en algunos casos pueden causar problemas y generar correlaciones cruzadas. La distribución de las concentraciones debe ser una correlación y presentar un tendencia lineal pero no una curva de Gauss. Confidential 27

28 Modelo Quimiométrico Muscovita en Terraspec Calibracion set 77/81 muestras RSQ = 0.90, SECV = 4.73 Test set 19/19 muestras RSQ = 0.84, SEP = 5.56 El set de muestras TEST de la muscovita confirma su modelo estadístico. Confidential

29 Modelo Quimiométrico Calibración y Validación La validación cruzada produce un error estándar de validación cruzada (SECV). Esto estima el error de nuevas muestras desconocidas. Coeficiente de Determinación (RSQ) se incluye en la mayoría de los paquetes. Predicción del conjunto de muestras TEST es la validación del método más fiable para producir error estándar de predicción (SEP) y RSQ para el equipo de prueba. Confidential 29

30 Modelo Quimiométrico Parámetros estadísticos de importancia en un modelo quimiométrico. RSQ debe ser cercano a 1. Número de Factores lo mas bajo posible. RSQ cal RSQ test RPD

31 Modelo Quimiométrico Probabilidades de usar un modelo Cuando un modelo se pone en uso es importante monitorear el modelo y determinar si el error de predicción es el esperado. Adicionalmente se debe usar el método de referencia primario e ir comparando con los que se utilizaron para dicho modelo. Confidential 31

32 Aplicaciones NIR esta enfocado a la industria de la minería, Permite estimar contenidos de arcillas expandibles, importantes en la lixiviación. Estimar consumo de ácido. Trazar origen mineral de una mina.

33 Resumen Los espectrómetros usan longitudes de onda nm y de alta resolusión espectral. Los Equipos NIR junto con sus accesorios estan diseñados para medir una variedad de muestras de manera rápida y sencilla. El desarrollo de modelos quimiométricos predictivos produce resultados cuantivos asociados de forma directa a sus requerimientos, de manera rápida y precisa en el análisis de muestras complejas y desconocidas.

34 Gracias por su atención Fin