Soluciones de minería
Mejore las tasas de recuperación y la eficiencia del proceso, desde la expl...
Avanzar en la caracterización de materiales mediante un análisis elemental rápido, preciso y no destructivo con SciAps
La espectroscopia de plasma inducido por láser (LIBS, del inglés “Laser Induced Breakdown Spectroscopy”) es una técnica analítica de vanguardia que permite realizar un análisis elemental rápido y no destructivo en diferentes materiales e industrias. Mediante la generación de plasma con pulsos láser enfocados y el análisis de los espectros emitidos, la LIBS ofrece información en tiempo real para industrias como la minería, la fabricación, el monitoreo medioambiental y los productos farmacéuticos.
Sus fortalezas incluyen la detección de múltiples elementos, una preparación mínima de la muestra y adaptabilidad a entornos difíciles, aunque se debe realizar una calibración minuciosa y una interpretación cuidadosa de los datos. A medida que continúan los avances en instrumentación y análisis de datos, la LIBS está lista para mejorar aún más la caracterización de materiales y el aseguramiento de calidad en aplicaciones científicas e industriales.
La instrumentación moderna, incluida la serie SciAps Z, es un ejemplo de cómo los fabricantes aprovechan la tecnología de LIBS para satisfacer sus necesidades analíticas con una intervención manual mínima. Estos avances permiten una sólida integración en flujos de trabajo industriales y de investigación, lo que extiende el alcance y la utilidad más allá del laboratorio.
La espectroscopia de plasma inducido por láser (LIBS, del inglés “Laser-Induced Breakdown Spectroscopy”) es una técnica de espectroscopia de emisión óptica que utiliza un pulso láser enfocado de alta energía para ablacionar e ionizar una porción mínima de la superficie de un material. El pulso de nanosegundos crea un microplasma que emite luz a medida que se enfría durante unos microsegundos. Estas emisiones contienen líneas espectrales discretas características de los elementos presentes, lo que produce una huella elemental única.
La espectroscopia de descomposición inducida por láser (LIBS, del inglés “Laser-Induced Breakdown Spectroscopy”) ha sido un pilar de los laboratorios durante más de 30 años y puede detectar casi todos los elementos de la tabla periódica. Los avances en la miniaturización han permitido el desarrollo de analizadores portátiles que ofrecen identificación elemental de calidad de laboratorio en terreno. Los sistemas portátiles típicos emplean un láser pulsado de varios milijulios por pulso a decenas de pulsos por segundo, enfocado en un punto de 50 a 100 µm de diámetro aproximadamente. Un espectrómetro incorporado registra la luz ultravioleta, visible y de infrarrojo cercano del plasma, mientras que el software compara las líneas medidas con las bases de datos de referencia y aplica los modelos de calibración para cuantificar las concentraciones.
La técnica ofrece mediciones rápidas y repetibles: la emisión de plasma en sí solo dura microsegundos, lo que permite realizar un análisis casi en tiempo real una vez que se procesa la señal. La LIBS también es mínimamente destructiva. Cada medición extrae solo una cantidad microscópica de material, lo que la convierte en un factor valioso en aplicaciones en las que es importante conservar las muestras, como estudios de patrimonio cultural, mapeo de oligoelementos, monitoreo medioambiental y control de calidad industrial. Con la capacidad de analizar sólidos (y, con las configuraciones adecuadas, polvos, líquidos y gases) con poca o ninguna preparación de la muestra, el LIBS combina velocidad, versatilidad y una amplia cobertura elemental en una sola plataforma.
La espectroscopia de plasma inducido por láser (LIBS, del inglés “Laser-Induced Breakdown Spectroscopy”) mide la composición elemental mediante la activación de un láser enfocado y pulsado en una muestra para crear un plasma pequeño. A medida que el plasma se enfría, los átomos emiten luz en longitudes de onda únicas para cada elemento.
Los instrumentos portátiles de mano SciAps utilizan este principio en instrumentos compactos y listos para el terreno.
El Z-901 es el modelo de núcleo de espectrómetro único (de ≈200 nm a 440 nm), ideal para la identificación de aleaciones de rutina. Las versiones especializadas amplían su alcance: el Z-901 CSi mide el carbono y el silicio en aceros, el Z-901 Li se enfoca en el litio en rocas y salmueras, y el Z-901 Be está configurado para berilio.
El Z-902 agrega un segundo espectrómetro para extender la cobertura de 190 nm a 620 nm aproximadamente, lo que permite una medición confiable de carbono en aceros y acero inoxidable, fundamental para las aplicaciones de PMI y NDT.
El Z-903 emplea tres espectrómetros que abarcan de 190 nm a 950 nm aproximadamente, lo que proporciona una cobertura completa de la tabla periódica, incluidos elementos muy ligeros como el hidrógeno, el flúor, el oxígeno y el nitrógeno. Es la elección para las aplicaciones de geoquímica, minería y otras que requieren un análisis elemental integral.
Para salmueras y otros líquidos, el Z-9 Liquidator funciona con un Z-903 para proporcionar un análisis rápido en terreno. Solo se necesitan de 1 a 2 ml de muestra. El líquido se nebuliza en un fino rocío que el Z-903 analiza en cuestión de segundos para informar el litio y otros elementos clave en una tableta o computadora conectada, sin necesidad de dilución.
Diseñado para la velocidad y resistencia, el Z-70 es un analizador de espectrómetro único (de ≈190 nm a 625 nm, o de ≈200 nm a 420 nm en modo de aleación) construido para una rápida clasificación de aleaciones e identificación de materiales. Su láser de alta energía de 6 mJ penetra la pintura, el óxido y las capas anodizadas, mientras que una bomba de aire interna mantiene la ventana limpia y un portaobjetivos delgado se adapta a espacios estrechos.
Fortalezas unificadas
En la serie Z, SciAps combina diseño portátil, óptica robusta y purga opcional de argón para entregar datos elementales de calidad de laboratorio en terreno. Desde la detección de carbono en aceros hasta la medición de litio en salmueras o análisis de minerales de espectro completo, estos instrumentos demuestran cómo la LIBS portátil puede proporcionar resultados rápidos y precisos tanto para aplicaciones de rutina como de mayor escala o profundidad.
La espectroscopia de plasma inducido por láser (LIBS, del inglés “Laser-Induced Breakdown Spectroscopy”) destaca como una tecnología analítica de gran versatilidad y con un gran impacto en numerosas industrias. Gracias al rápido análisis elemental in situ y la potente espectroscopia de emisión óptica, la LIBS proporciona información vital para sectores tan diversos como la minería, las ciencias medioambientales, la industria farmacéutica y la metalurgia.
Desde la caracterización de rocas en terreno hasta el aseguramiento de calidad en la fabricación, la LIBS ofrece eficiencia, precisión y adaptabilidad tanto para operaciones de rutina como para investigaciones innovadoras. Con la exploración de las aplicaciones industriales de la LIBS, se puede apreciar la verdadera amplitud de la fuerza transformadora de esta técnica basada en láser.
En toda la industria minera, la espectroscopia de descomposición inducida por láser (LIBS, del inglés “Laser-Induced Breakdown Spectroscopy”) se utiliza ampliamente para la rápida identificación de rocas y minerales. Los analizadores SciAps como el Z-903, con cobertura espectral completa (de 190 nm a 950 nm), permiten a los geólogos identificar elementos esenciales, como el litio, tierras raras y el oro, directamente en el sitio de muestreo. Los métodos tradicionales requerían enviar las muestras a laboratorios, lo que genera retrasos y posibles pérdidas durante la manipulación. Por el contrario, las unidades de la serie Z de SciAps permiten a los equipos de terreno realizar el análisis químico instantáneamente a través de ablación láser y espectros de emisión. Las compañías mineras ahora utilizan el SciAps Z-903 para detectar litio en espodumena, evaluar el contenido de tierras raras o verificar la calidad de la mena in situ, lo que acelera las estrategias de exploración y reduce el riesgo operativo.
En las industrias de la metalurgia y la fabricación, se utiliza la LIBS para la verificación de aleaciones, la detección de impurezas y el control de calidad. El SciAps Z-902 Carbon, diseñado específicamente para la medición de carbono en acero y aleaciones, es una innovadora herramienta para los metalúrgicos que necesitan cuantificación de carbono rápida y precisa. Por otra parte, los SciAps Z-901 y Z-70 proporcionan soluciones flexibles para la clasificación y verificación de rutina de aleaciones de materiales aeroespaciales, automotores y de alto rendimiento. Estos instrumentos proporcionan resultados rápidos y reproducibles mientras consumen un volumen mínimo de muestra, lo que mantiene en movimiento las líneas de producción. Con el software integrado avanzado, también aprovechan el aprendizaje automático para detectar variaciones sutiles en los espectros que podrían afectar la integridad del material.
Las agencias ambientales adoptan la LIBS portátil para monitorear metales pesados y contaminantes en partículas de suelo, agua y aire. Los instrumentos SciAps, como el Z-902 y Z-903, con un amplio rango elemental y una alta sensibilidad, son ideales para detectar contaminantes como el plomo, el arsénico y el mercurio directamente en terreno sin una preparación extensa de la muestra.
Los analizadores de LIBS SciAps son ideales para medir el carbono, incluido el acero inoxidable de grado L, y otros elementos de número atómico bajo que los analizadores de XRF no pueden medir. Se utilizan para asegurarse de que los equipos de fabricación farmacéutica, como tubos y recipientes de reacción, estén hechos de los materiales correctos, con el fin de evitar la contaminación y garantizar la seguridad del proceso.
Los laboratorios forenses utilizan la LIBS para analizar la delicada evidencia, incluidos fragmentos de vidrio, residuos de arma de fuego, pinturas y tintas. La amplia gama espectral de SciAps Z-903 permite a los científicos forenses crear huellas químicas detalladas a partir de materiales de rastro para vincular las muestras a sus fuentes con una alta confianza. Debido a que la LIBS solo requiere un pequeño punto de ablación, las unidades SciAps conservan la mayor parte de la evidencia forense, un factor esencial en las investigaciones en las que el material es limitado o irreemplazable.
A medida que aumenta la demanda de baterías de iones de litio, la LIBS desempeña un papel fundamental en el control de calidad. La amplia cobertura del SciAps Z-903 permite realizar un análisis eficaz de la distribución de litio en electrodos, la identificación de defectos y la verificación de la uniformidad en las películas separadoras. Esta información ayuda a los fabricantes de baterías a mejorar la consistencia y reducir los defectos antes del montaje final, lo que afecta directamente el rendimiento y la seguridad en los sistemas de almacenamiento de energía.
La LIBS se aplica cada vez más en la seguridad alimentaria, el control de la calidad y el monitoreo nutricional. Los analizadores SciAps, como el Z-903, proporcionan un análisis elemental integral de productos agrícolas y detectan nutrientes como el calcio, el potasio y el magnesio, así como contaminantes como el plomo o el cadmio. Con una cómoda portabilidad, los productores y reguladores de alimentos pueden probar los productos en el sitio, lo que reduce la dependencia de laboratorios fuera del sitio y garantiza respuestas más rápidas a las inquietudes de seguridad.
Una de las ventajas de la espectroscopia de descomposición inducida por láser (LIBS, del inglés “Laser-Induced Breakdown Spectroscopy”) es que proporciona un análisis rápido e in situ para prácticamente cualquier muestra, sólida, líquida o gaseosa, sin una preparación extensa. Esta capacidad marca un salto significativo respecto de los métodos tradicionales en el análisis elemental cuantitativo y cualitativo, así como en la espectroscopia de emisión óptica. Debido a que el análisis se basa en ablación láser directa y en plasma inducido, los resultados se pueden obtener en segundos, lo que permite detectar elementos con un alto rendimiento, monitorear el proceso y tomar decisiones en tiempo real en entornos como las líneas de producción de minería, metalurgia, reparación medioambiental y aseguramiento de la calidad.
Otra ventaja clave es que la técnica tiene una invasividad mínima. Solo una parte microscópica de una muestra se puede ablacionar durante cada pulso láser, lo que hace a la LIBS especialmente valiosa para materiales raros, irreemplazables o delicados en las artes, la arqueología y el análisis forense. Como se destacó anteriormente, este enfoque suave e integral permite conservar la muestra mientras se obtiene una alta fidelidad de los datos, una combinación esencial que no admite la opción de pruebas destructivas. La adaptabilidad de la LIBS, acentuada por el rápido ajuste de los parámetros analíticos a través de un software moderno, también significa que el mismo sistema puede manejar una amplia variedad de materiales y morfologías de muestras en cuestión de minutos.
La LIBS se destaca por su detección de múltiples elementos en una sola toma, gracias a la espectroscopia de emisión de banda ancha que captura varias líneas espectrales a la vez. Esto mejora drásticamente la eficiencia para aplicaciones en las que se deben monitorear de manera simultánea varios contaminantes o marcadores de composición, como en el análisis medioambiental o en aleaciones industriales complejas. Además, con el uso de análisis multivariable avanzado, aprendizaje automático y rutinas de calibración sofisticadas, la LIBS puede convertir incluso espectros de LIBS complejos o superpuestos en información confiable y práctica, uno de los principales factores que impulsan su adopción continua tanto en flujos de trabajo analíticos de rutina como de alto riesgo.
