I fondali marini contengono grandi quantità di minerali e metalli preziosi che sono urgentemente necessari per le moderne tecnologie come le auto elettriche e le turbine eoliche. Tuttavia, la scoperta di questi depositi è stata finora complicata. I robot subacquei utilizzano pinze per prelevare campioni, che vengono poi analizzati a bordo di una nave da ricerca. Un metodo innovativo sta ora aprendo nuove possibilità per un'esplorazione più rispettosa dell'ambiente dei nostri oceani.
Con la spettroscopia al plasma indotto da laser (LIBS) che utilizza laser a doppio impulso, il Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) ha sviluppato un metodo per l'analisi ecocompatibile dei materiali a una profondità di 6.000 metri sotto il livello del mare.
Insieme all’Istituto Leibniz per la scienza e la tecnologia del plasma (INP) di Greifswald, nell’ambito di un progetto DFG è stato studiato il comportamento fondamentale del processo. Il metodo fornisce un'analisi elementare precisa in tempo reale e sostituisce il lungo campionamento del fondale marino.
La tecnica del doppio impulso utilizza due impulsi laser:il primo impulso crea una cavità nell'acqua sulla superficie del materiale, mentre il secondo impulso fa evaporare il materiale dalla superficie e crea un plasma contenente gli elementi per l'analisi spettroscopica. Il problema è l'alta pressione sott'acqua, che rende difficile generare spettri significativi per un'analisi accurata.
La ricerca attuale si concentra sull’analisi di materiali a pressioni fino a 600 bar, come quelli che si trovano a 6.000 metri sotto la superficie, e sull’utilizzo di impulsi laser con energie fino a 150 millijoule. Regolando i parametri del laser, il team è stato in grado di ottimizzare le misurazioni per l'alta pressione delle profondità marine.
I brevi ritardi di 0,5 microsecondi tra gli impulsi laser e la regolazione precisa dei tempi di inizio delle misurazioni dello spettrometro sono cruciali per la qualità dei dati ottenuti.
La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Spectrochimica Acta Part B:Atomic Spectroscopy .
Ulteriori informazioni: M. Henkel et al, LIBS a doppio impulso in acqua con pressione idrostatica fino a 600 bar e energia fino a 150 mJ per ciascun impulso, Spectrochimica Acta Parte B:spettroscopia atomica (2024). DOI:10.1016/j.sab.2024.106877
Fornito da Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e.V.
