全自动机械“打工人”：奥林巴斯便携式XRF分析地质样品

地球化学研究成本可能很高，而且需要制备大量的样品，不过，基于机器人技术的创新型XRF检测方式正在改变这一现状。机器人技术的进步使人们可以更迅速地完成地质勘探项目中的X射线荧光（XRF）分析。

促使XRF分析发生重大变革的一项创新型机器人研究成果是GERDA（Geochemical Research and Documentation Assistant），即自动化地球化学研究和文档助手。GERDA是由芬兰MEFFA Lab Oy公司创建的一种自动化装置，其设计宗旨是使用便携式XRF分析仪对岩芯盒中的岩芯，或者装在塑料袋中的土壤、沉积物和碎石进行自动检测，以获得更高的样品检测通量。

该自动化系统安装在一台数控床上，装配有一个Vanta手持式XRF分析仪、一个高分辨率USB摄像头、一个基于Raspberry Pi 3的简易控制模块，以及可以进行数据处理并实现结果可视化的使用方便的软件。

在研发GERDA的同时，研究人员还开发了一种被称为“金块效应黄金检测”（NEFFA）的独特方法，用于评估样品（通常为碎石或碎钻芯）中的金矿化程度。

GERDA与Vanta XRF分析仪一起用于地质勘探项目的自动化测试

开发GERDA系统

GERDA系统是由一个使用便携式XRF分析仪完成矿产勘探项目超过了15年的团队开发建成。这个团队的主要任务是在黄金勘探项目中发现探途元素。随着时间的推移，他们见证了便携式XRF分析仪的发展过程，特别是分析仪在检测速度上的提高：虽然检测时间减少了，但是依然可以达到很高的精度水平。

他们也看到了奥林巴斯在探测器技术和信号处理方面的发展进步，特别是Vanta分析仪可以为包含金元素（Au）在内的许多元素提供更低的检出限。作为预算有限的初级勘探团队，他们的主要工作是绿地勘探、快速识别异常现象、生成钻探目标，以及获得潜在的新发现。完成这些任务的关键是使用便携式XRF分析仪检测大量样品，而不是在实验室里对所有样品进行分析。而GERDA可以赋予他们这个能力。

GERDA的设计目的如下:

• 为已经拥有便携式XRF分析仪的用户提高样品检测通量

• 为成本更高的实验室分析选择适当的样品

• 更快地获取有价值的结果，以便进行实时跟进/补充

• 降低勘探分析预算的总体成本

• 提高勘探计划的效率

什么是金块效应黄金检测（NEFFA）?

要了解这项新技术，就必须了解“金块效应”的工作原理。金块效应是一个术语，用于描述在样品中含有较大金颗粒（金块）时可能会出现的采样问题。在传统的采样过程中，如果选取了带有金块的部分，研究人员可能会高估样品中的含金量。但是如果所选部分没有金块，则样品的含金量可能会被低估。在黄金勘探和开采项目中，这种可变性会导致工作人员获得不准确的结果，犯下代价高昂的错误。

金块效应黄金检测（NEFFA）技术旨在将传统上与金块效应相关的挑战转化为机遇。NEFFA技术试图通过对某种地质材料（通常是碎石或碎钻芯）进行多次无损、系统性的分析来测量金块效应，以根据样品中各种元素的分布情况确定是否存在黄金或其他贵金属。NEFFA重新定义并简化了传统的样品制备程序，目的是根据便携式XRF分析仪所提供的半定量性金含量结果，识别出需要关注的具有潜在价值的样品，供实验室完成进一步分析。

NEFFA的运作方式如下：

• 根据样品材料性质的不同，将具有代表性的样品分为每份20到30克承装在透明样品袋或塑料薄膜中，以确保样品不会受到外部制剂的污染

• 将样品平整为10厘米 × 10厘米的正方形块状，样品的深度不超过2毫米

• 在样品上叠加网格或矩阵，每个小格的尺寸为1厘米 × 1厘米

• 在面积为1平方厘米的每个小格区域内进行测量，然后报告所有结果的平均值

• 这项技术对粒径小于3毫米的碎石或碎钻芯样品非常有效，但是对均质矿浆样品无效

• 可以直接对回转式空气爆破样品和反循环钻进样品进行分析

NEFFA技术用于分析岩石样品中的金元素

这种方法利用了GERDA在一般勘探项目中的高检测通量优势，并借助XRF分析仪提供的金元素估算值，为金矿勘探增添了附加值。我们承认NEFFA可能会被认为是一种非传统方法。便携式XRF分析仪在分析金元素方面的弱点众所周知（元素光谱重叠会导致误判，并且与实验室分析相比，检出限（LOD）相对较高），然而开发了GERDA和NEFFA的团队通过对新技术的初步运用，表明了这种自动化系统不仅可以提供有价值的黄金数据，还可以节省成本。此外，在拟议实施这项技术时，必须遵守当地的辐射安全及许可要求。