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French
Ablation laser et spectroscopie de masse (LA-ICP-MS)

 Carte des elements chalcophile dans pyrite - Map of chalcophile elements in pyrite
 Chalcophile and platinum-group element distribution in pyrites from the sulfide-rich pods of the Lac des Iles.


 Duran et al. (2015) J. Geochem Exp. 

Description


La technique LA-ICP-MS consiste en une ablation laser (laser ablation, LA) et une spectroscopie de masse avec plasma couplée par induction (inductively coupled plasma-mass spectrometer, ICP-MS).

Le laboratoire est spécialisé dans l'analyse d'ablation laser et est équipé de deux systèmes laser et ICP-MS. Un laser ArF Résolution M-50 Excimer (193nm) avec un Argilent 7900X qICP-MS; et une nouvelle combinaison expérimentale d'un femto-laser Applied Spectra avec un spectromètre de masse à temps de vol Tofwerk.

Les étapes de la technique LA-ICP-MS sont les suivantes :

1- L'échantillon solide est placé dans une petite cellule;
2- L’ablation laser utilise des rayons UV avec une longueur d'onde de 193 nm;
3- Une vapeur de petites particules (<2 µm) du minéral est produite;
4- ;Les particules sont ionisées dans un plasma-Ar (~ 6000 °K).
5- Cette vapeur est transportée par un gaz (hélium) jusqu'au spectromètre de masse

Fonction


L’ablation laser couplée avec la spectroscopie de masse est une technique d’analyse pouvant être utilisée à différentes fins, et ce dans différents secteurs d’activités. Les applications possibles de cette technique dans les créneaux de recherche à l’UQAC sont les suivantes :

1) Géologie

- Processus de formation des gisements de EGP
- Éléments traces pour l'exploration du diamant, des métaux précieux et communs
- Exploration diamantifère par les minéraux lourds (éléments traces)
- Détermination semi-quantitative de tous les éléments par balayage
- Zone d'altération hydrothermale stérile versus fertile par les éléments traces
- Caractérisation des sulfures fertiles (outil d'exploration)
- Analyse de la composition des inclusions fluides

2) Environnement

- Détermination du cycle de vie des poissons
- Suivi environnemental par l'analyse des coquillages
- Platine des catalyseurs d'automobiles dans la poussière de bord de route
- Caractérisation des anneaux de croissance des arbres
-
3) Métallurgie

- Impuretés dans les métaux nobles et légers (aluminium)
- Éléments traces dans le nickel
- Analyse et distribution des inclusions dans les métaux
- Profilage de métaux sur polymère
- Caractérisation des métaux dans l'acier

4) Archéologie

- Éléments traces des pointes de flèches pour tracer la source
- Caractérisation de dents humaines ou animales
- Isotopes du plomb, du fer dans les métaux préhistoriques
- Métaux traceurs dans les artéfacts métalliques

 Appllied Spectra femto laser combined with Tofwerk time of flight mass spectrometer

anglais
Laser ablation inductively coupled mass spectrometer (LA-ICP-MS)

Carte Otolith - Map of Otolith
Un exemple d'imagerie semi-quantitative pour huit éléments d'une capelan otolithes larvaire. Dans les deux éléments vues B-Sr, Mn-Ca et Ba-Sr, l'intensité de gris montre B, Mn ou Ba, et l’axe des z représente Sr ou C.

: Lazartigues et al. (2014)  Geostds. Geoanal. Res

Description

The LA-ICP-MS technique consists of laser ablation (LA) and an inductively coupled plasma mass spectrometer (ICP-MS)

The laboratory is specialized in laser ablation analysis and is equiped with two laser and ICP-MS systems.  A Resolution M-50 Excimer (193nm ) ArF laser with an Argilent 7900X qICP-MS; and a new experimental combination of an Applied Spectra femto-laser with a Tofwerk time of flight mass spectrometer.

The LA-ICP-MS technique is performed on a solid sample that is placed in a small cell.
The sample is then ablated using a laser (UV-rays: wavelength of 193nm)
 which produces a vapor of small particles (< 2 µm).
The vapor is carried by a gaz (helium) to the mass spectrometer
 and the small particles are then ionized in the Ar-plasma (around 6000°K)
and separated by their respective mass-to-charge ratio.

Application

Fields of research that use the LA-ICP-MS technique:

1) Geology

- PGE ore deposit studies
- Trace element distribution as an exploration tool  (diamonds, metals, magnetite and others)
- Semi-quantitative determination of all elements (by scanning)
- Sterile hydrothermal alteration zone versus rich ones by trace elements
- Characterization of fertile sulphur (exploration tool)
- Composition of fluid inclusions
- Heavy metal diamond exploration 

2) Environment

-  Characterization of the fish life cycle -study of otoliths and fish scales
-   Analysis of shells
-   Evaluation of platinum contamination from car catalysts by the analysis of roadside dust
-   Characterization of growth rings in trees


3) Metallurgy

- Impurities in noble and light metals (aluminium)
- Trace elements in nickel
- Analysis and distribution of inclusions in metals
- Metal shaping of polymers
- Characterization of metals in steel

4) Archaeology

- Studies of trace elements in arrowheads to determine their origin
- Characterization of human teeth or animal teeth
- Lead isotope or iron isotope in prehistoric metals
- Trace metals in metallic artifacts

Modèle: Resolution M-50 Excimer (193nm ) ArF de RESOLution


Image result for model 7900 de Agilent


French                                               Absorption atomique

Description

L'absorption atomique (AA) utilise la propriété des atomes d’absorber leur propre émission. Ainsi la silice atomisée dans une flamme absorbera la radiation d'une cathode de silice de façon proportionnelle à sa teneur dans la solution. L'appareil se compose d'une lampe de l'élément à déterminer. La lampe cathodique (figure 9) émet son rayonnement au travers d'une lentille focalisant le faisceau au travers de la flamme. Un monochromateur reçoit le signal et mesure l'absorbance. L'échantillon en solution est ensuite aspiré par un capillaire dans la chambre d'injection qui conduit au brûleur.

Les défis de l’analyse d’échantillons géologiques à l’aide de cette méthode sont les suivants :

- atomisation adéquate de l'échantillon, plutôt qu’une ionisation;
- solubilisation et conservation de l'échantillon dans la solution (passage des minéraux en solution, sans précipitation);
- contrôle des interférences avec l’agencement des matrices.

L'atomisation se maîtrise par le bon choix de nébulisateur, en optimisant l'aspiration d'échantillons, la position de la flamme par rapport au faisceau à absorber et la température de la flamme (acétylène-air ou acétylène-oxyde nitreux). Cette température s'évalue par la couleur de la flamme et le rapport des gaz (acétylène/air ou acétylène/oxyde nitreux) contrôle la température. Pour que la présence d’un élément soit identifiable, il faut que celui-ci soit en solution. Les échantillons d'eau sont donc immédiatement prêts pour l'analyse, à moins qu'il ne faille ajouter un élément tel que le K pour corriger une interférence. La mise en solution, pour les échantillons géologiques, est faite à l'aide de fondant (méta- tétra-borate de lithium) détruisant la structure cristalline des silicates et permettant un passage en solution stable dans des acides (HNO3) moins dangereux que le HF. De plus, les fondants au lithium offrent le double avantage de servir de tampon diminuant certains effets de matrice une interférence créée par la composition ou la structure minéralogique de la matrice dans lesquels les éléments sont analysés.

Il faut toutefois noter que certains minéraux demeurent insolubles ou faiblement solubles dans ces fondants (ex.: chalcocite, chalcopyrite, chromite, corindon, galène, ilménite, monazite, pyrite, zircon). Pour ces minéraux, l'échantillon en fusion est versé dans un bécher d'acide nitrique à température de la pièce. Le contraste thermique provoque l’éclatement de l'échantillon, qui pourra ensuite être plus rapidement mis en solution. Quant aux minéraux autres que les silicates (surtout les sulfures), il faut généralement une autre mise en solution à l'eau régale (mélange d'acide nitrique et d’acide chlorhydrique dans un rapport 1/3). Par contre, les silicates ne seront que faiblement mis en solution par cette méthode. La combinaison des deux méthodes (fondant fusionné et attaque à l'eau régale) de mise en solution des roches permet en général de couvrir la plupart des éléments géologiquement importants. Une alternative est de faire une première mise en solution à l'eau régale, puis de récupérer le matériel pour le fondre au borate et l’intégrer à la première solution. Les solutions de référence (ou standard) sont préparées soit à l'aide de solutions pures achetées pour l'absorption atomique ou encore à l'aide de roches connues (échantillons de référence) fusionnées et mises en solution de la même façon que les roches inconnues. La technique de calibration par rapport à des roches naturelles est moins utilisée puisqu’il n'est pas facile de s'assurer que la mise en solution soit parfaite. De plus, plusieurs dilutions doivent être effectuées afin de demeurer dans le domaine de linéarité de l'appareil (typiquement entre 1 et 5 g/mL). Les solutions achetées ayant des concentrations de 1000 g/mL, une dilution est donc nécessaire pour être dans la partie adéquate du spectre.

Fonction

Tout type de matériel géologique mis en solution peut être analysé avec cette méthode. Les principaux éléments analysés sont : Mg, Cr, Ni, Ca, Sr, Cu, Fe, Mn, Zn, Al, Pb, Si, et K.

anglais                                            Atomic Absorption

Description

Atomic spectrometry is based on the absoption, the emission or the fluorescence of atoms of elementary ions. UV spectrum and visible spectrum are obtained by reducing a sample in solution into a gaz phase by heating.

This analytical technique is done by introducing a solution, that contains dissolved sample, into a tube which is connected to the nebulizer. It pulverizes the solution into fine droplets that are being heated (flame ~ 1700°C - 3200°C) This process of atomic vaporization is called atomization. Atomization is done with a flame composed by a mixture of air - C2H2 or N2O - C2H2 Atomization induces a chain reaction that leads to the formation of a mixture composed by atoms, ions, molecules, oxides, oxydant and elements that are contained in the solution. Atomization is a critical step for a good analysis.

The radiance of the light source ( hollow cathode or gas-discharge lamp without electrode) emits the spectrum of the element that is being analyzed. The spectrum passes through a flame that contains atoms at the fundamental state of the element sought. The radiance of the light source is absorbed and that induces an electronic transition from the fundamental state to the excited state.

The amount of radiance absorbed depends on the population of the element at a fundamental state, which is proportional to the element concentration in the sample. The absorption of a specific length wave is measured by a change in the light intensity that hits the detector due to the presence or absence of the element in the flame. A correction can be made with a deuterium lamp.

Emission spectrometry consists of making the elements reacting with the energy (and its components) of the flame. The effect has a change in the outer electron orbit to a superior layer. The lifetime of an electron is very short and its return to the fundamental state comes with the emission of a photonic radiation of a specific wave length. The wave length sought is isolated by a monochromator and detected with a photomutiplier tube. The emission intensity is proportional to the concentration of the analyte in the sample. About 70 elements can be analysed by absorption or emission spectrometry.

Function

We can analyze any geological material that can be put in solution.
Elements frequently determined : Mg, Cr, Ni, Ca, Sr, Cu, Fe, Mn, Zn, Al, Pb, Si, K.


Spectromètre atomique Thermo
French
Cathodoluminescence

Description

La Cathodoluminescence (CL) est un type de lumière qu’émet un cristal soumis à un bombardement d’électrons (Fig. 1). Celle-ci résulte de l’excitation de certains éléments (c.-à-d. : Mn, Cu, ETR) alors que d’autres éléments (c.-à-d. : Fe) inhibent la CL. Ainsi, des variations compositionnelles du cristal sont révélées par différentes couleurs et/ou intensité lumineuse observées en lame mince sous un microscope (Fig. 2) ou avec un microscope à balayage électronique. Il est donc possible d’observer la zonalité de croissance d’un minéral.

Le LabMaTer est équipé d’un « CL8200 Mk5-1 Optical Cathodoluminescence » (Fig. 2) qui comprend une génératrice à haute tension (~12 kV) et une platine porte-échantillon sous vide (~0,15 mbar) monté sur un microscope.
.


Exemple de domaines d'utilisations

Archéologie :
Détermination de la provenance des marbres blancs utilisés pour des constructions antiques (Blank, P. 1995; Borschneck et al. 1999).

Application de la cathodoluminescence sur des matériels biologiques récents et anciens : une décennie de progrès (Barbin, 2013)

Géologie :
La CL permettant l’examiner visuellement les zonations de mégacristaux (Higgins, 2011).


Détermination de l’origine des mégacristaux de feldspath K retrouvé dans des laves dacitiques (Higgins, 2011).


Quelques autres auteurs ayant traités ce même sujet : Slaby et Gotze, (2004) ; Slaby et coll. (2008).


Pour en savoir plus, consulter Cathodoluminescence de Naoki Yamamoto (2012)

Figure 1 : Intéraction entre électron et matière (Minéralogie optique 6SCT202 (2010),  Higgins)
 
CL image

anglais   Cathodoluminescence   

Description

Cathodoluminescence (CL) is a type of light emitted by a crystal subjected to electron bombardment (Fig. 1). This results from the excitation of certain elements (ie, Mn, Cu, REE) while other elements (e.g. Fe) inhibit CL. Thus, compositional variations of the crystal are revealed by different colors and /or light intensity observed in a thin section under a microscope (Fig. 2) or with a scanning electron microscope. It is therefore possible to observe the growth zonality of a mineral.

LabMaTer is equipped with a "CL8200 Mk5-1 Optical Cathodoluminescence" (Fig. 2) which includes a high voltage generator (~ 12 kV) and a vacuum sample stage (~ 0.15 mbar) mounted on a microscope.                      

Applications

Archeology
Determination of the origin of white marbles used for ancient constructions (Blanc, P. 1995, Borschneck et al 1999).

Biology
Application of cathodoluminescence to new and old biological materials: a decade of progress (Barbin, 2013)

Geology:
CL can be used to visually examine megacrystalline zonations (Higgins, 2011).

Determination of the origin of megacrystals of K feldspar found in dacitic lavas (Higgins, 2011).

Some other authors have treated the same subject: Slaby and Gotze, (2004); Slaby et al. (2008).
  


Consult
Cathodoluminescence de Naoki Yamamoto (2012)   

Figure 2 : CL8200 Mk5-1 Optical Cathodoluminescence : 1) boîtier électronique et contrôle du vide, 2) tuyau du vide, 3) câble haute tension, 4) Canon électronique, 5) hublot supérieur, 6) tiroir porte-échantillon, 7) tige permettant le mouvement de l'échantillon. (Cambridge Image Technology Ltd (CITL) P.O.Box 21 Cambridge CB3 8TX. UK EU)

CL instrument

           




 igure 2 : CL8200 Mk5-1 Optical Cathodoluminescence : 1) boîtier électronique et contrôle du vide, 2) tuyau du vide, 3) câble haute tension, 4) Canon électronique, 5) hublot supérieur, 6) tiroir porte-échantillon, 7) tige permettant le mouvement de l'échantillon. (Cambridge Image Technology Ltd (CITL) P.O.Box 21 Cambridge CB3 8TX. UK EU)
  French                             

Four à convection forcée VWR
Description

Le four à convection forcée VWR est utilisé pour obtenir des basses températures (inférieures à 200 oC). La température est contrôlée de façon hydraulique et un courant d'air horizontal assure une opération uniforme du four.

Four à moufle Thermolyne
Description

Ce four est utilisé pour créer les boutons d'EGP nécessaires pour les analyses. Il peut atteindre des températures supérieures à 1000 oC.

anglais 

Forced Air Oven
Description
This oven is used to obtain low temperatures (lower than 200oC). Hydraulic temperature control and horizontal airflow ensure fast and uniform oven operation.

Heavy-duty muffle furnace
Description

This oven is used to create the PGE buttons needed for the analyses. It can reach temperatures higher than 1000 oC. 
 

                               

oven
   Four à convection forcée VWR                     Four à moufle Thermolyne de Thermo
VWR forced air oven                                 Thermolyne heavy-duty muffle furnace
French
Appareil de digestion à haute pression

Description

Cet appareil permet la digestion d’un échantillon de roche par des acides dans un environnement où la température et la pression sont contrôlées. Pour ce faire, l’échantillon (poudre de roche) ainsi que les acides sont placés dans un récipient de quartz pur, fermé par un bouchon de téflon. Ce récipient est placé dans un compartiment où les variations de température et de pression ont lieu. Ainsi, une fois l’appareil activé, la température est de 320°C et la pression peut varier de 130 à 180 bar. Il en résulte alors une dissolution complète de l’échantillon par les acides. L’échantillon est ensuite récupéré une fois les conditions revenues à la normale.

Fonction

Tout matériel géologique, archéologique, métallurgique ou biologique pulvérisé peut être analysé avec cet appareil.

Savard, D., Barnes, S.-J. and Meisel, T. 2010. Comparison between nickel-sulfur fire assay Te Co-precipitation and isotope dilution with high-pressure asher acid digestion for the determination of platinum-group elements, rhenium and gold. Geostandards and Geoanalytical Research, 34(3): 281-291..           

anglais                                                  High pressure asher

Description

Samples are digested by acids in a controlled environment, where the pressure and the temperature are very high. The sample and the acids are put into closed vessels, which are introduced inside the pressure vessel Once the device activated, the temperature can raise up to 320°C and the pressure can vary from 130 to 180 bar. These extreme conditions favor the complete dissolution of the sample. 

Function

Any pulverized geological, archaeological, metallurgical or biological samples can be put into solution.  The main use in LabMaTer is to dissolve samples for PGE analyses prior to isotopic dilution.

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French  
Mode solution ICP-MS

En mode solution, les échantillons aqueux (dans une matrice variable d’eau déminéralisée et d’acides chlorhydrique et nitrique ultra-purs) sont pompés via une pompe péristaltique vers l’un des nébuliseurs.

Les solutions peuvent être analysées par ICP-MS. Dans LabMaTer, il est utilisé pour déterminer les concentrations en éléments chalcophiles après disoluton
par aqua regia dans des échantillons riches en sulfures et également par dissolution séquentielle dans des shale noirs.

La principale utilisation de l'ICP-MS a LabMaTer est de determine des éléments du groupe du platine (EPG) après pyro-analyse au Ni-S avec la technique de coprécipitation au Te ou par dilution isotopique après dissolution par HPA.

Henrique-Pinto R., Barnes S.-J., Savard D.D. and Mehdi S., 2015. Quantification of Metals and Semi-Metals in Carbon-Rich Rocks: A New Sequential Protocol Including Extraction from Humic Substances. Geostandards and Geoanalytical Research 
DOI.org/10.1111/j.1751-908X.2015.00340.x

Savard, D., Barnes, S.-J. and Meisel, T. 2010. Comparison between nickel-sulfur fire assay Te Co-precipitation and isotope dilution with high-pressure asher acid digestion for the determination of platinum-group elements, rhenium and gold. Geostandards and Geoanalytical Research, 34(3): 281-291.   
anglaise
Solution ICP-MS

In solution mode, aqueous samples (in a variable matrix of deionized water and ultra-pure hydrochloric and nitric acids) are pumped via a peristaltic pump to one of a range of nebulisers.

Solutions can be analyzed by ICP-MS.  In LabMaTer it is used to determine chalcophile element concentrations after aqua regia disoluton in sulfide rich samples and also by sequential dissolution in black shales.

The primary use of the ICP-MS at LabMaTer is to dertermine platinum-group elements (PGE) after Ni-S fire-assay with Te-coprecipitation technique or by isotopic dilution after dissolultion by HPA.



Modèle 7700x de Agilent

French
HG-AFS (Spectromètre à Fluorescence Atomique avec Générateur d'Hydrure )

Un spectromètre à fluorescence atomique avec générateur d'hydrure (HG-AFS) convient pour déterminer les concentrations de Te, As, Bi, Sb et Se (TABS) dans des échantillons de roches pauvres en sulfures, de sols et d'eau , jusqu'au niveau ppb. Ces éléments sont importants dans les gisements de minerai et les études de pollution. Ils sont extrêmement difficiles à déterminer aux faibles concentrations et HG-AFS est un moyen efficace de le faire. LabMaTer est équipé d'un PSA Millenium Excalibur 10.055 de PS Analytical. L’instrument est equipe avec de lampes à décharge de cathode creuse (BHCD)  pour tous les éléments. La détermination de TABS dans des matériaux de référence géologiques montre que la méthode est à la fois just et précise aux limites de quantification (10 sigma de blanc) Te 0,032 ppm, As 0,064, Bi 0,055, Sb 0,088 et Se 0,0081 dans les roches et les sols.

Mansur, E.,T. Barnes, S-J., Savard, D. and Webb, P. (submitted to GGR) Determination of Te, As, Bi, Sb and Se (TABS) in geological reference materials and GeoPT proficiency test samples by Hydride Generation-Atomic Fluorescence Spectrometry (HG-AFS)
anglaise
HG-AFS (Atomic-Fluorescence Spectrometer with Hydrid-Generator )

An atomic fluorescence
spectrometer with hydride generator (HG-AFS) is suitable to determine Te, As, Bi, Sb and Se (TABS) concentrations in sulfide-poor rocks, soil, and water samples, down to the ppb level.   These elements are important in ore deposits and pollution studies  They are extremely difficult to determine at the low concentrations and HG-AFS is an efficient way to do this. LabMaTer is equiped with a PSA Millenium Excalibur 10.055 from PS Analytical. The instrument has boosted hollow cathode discharge (BHCD) lamps for all of the elements  Determinations of TABS in geological reference materials show that the method is both accurate and precise to the limits of quantification (10 sigma of blank) Te 0.032 ppm, As 0.064, Bi 0.055, Sb 0.088 and Se 0.0081 in rocks and soils.
 
Mansur, E.,T. Barnes, S-J., Savard, D. and Webb, P. (submitted to GGR) Determination of Te, As, Bi, Sb and Se (TABS) in geological reference materials and GeoPT proficiency test samples by Hydride Generation-Atomic Fluorescence Spectrometry (HG-AFS).
Image result for PSA Millennium Excalibur 10.055 from PS Analytical.PSA Millennium Excalibur 10.055

French
Microforeuse

Description

Les microforages sont effectués avec une microforeuse (figure 6) permettant de forer à haute résolution dans un échantillon solide pour en récupérer une petite quantité de poudre afin d’effectuer des analyses géochimiques.

La microforeuse est constituée de quatre composantes majeures :
  • 1. Un microscope.
  • 2. Une microforeuse à vitesse ajustable, qui utilise des forets au carbure de tungstène ou à la pointe de diamant.
  • 3. Une plaque amovible dans les axes X-Y permettant de très petits déplacements (± 1 µm) sur l’échantillon à analyser. Un mouvement vertical sur l’axe Z est également possible grâce au mouvement de la microforeuse.
  • 4. Un ordinateur muni d’un logiciel spécialisé permettant de coordonner les paramètres de la microforeuse, ainsi que le déplacement de la plaque amovible.
Fonction

Tout matériel géologique, archéologique, métallurgique et certains matériaux biologiques peuvent être analysés, particulièrement les matériaux dans lesquels seule une petite quantité de matériel doit être analysée (ex. analyse d’un grain spécifique).
anglaise
MicroMill

Description

The micromill is a high-precision micromilling device that enables the recovery of small amounts of pulverized powder from solid samples, which can then be dissolved for analysis.

The micromill consists of four major components:
  • - A microscope.
  • - A milling chuck with adjustable speed using tungsten carbide or diamond-tipped milling bits.
  • - An X-Y stage, that allows very small movements (± 1 µm) of the sample. A vertical movement (Z-axis) is also possible with the motion of the milling chuck.
  • - A computer software that integrates the informations coming from the microscope, the mill and the stage.
Uses

Micromilling can be performed on any suitable geological, archaeological, metallurgical and some biological materials. It yields a very small quantity of sample powder.
Welcome to the official site of the Earth's Materials Laboratory (LabMaTer) at UQAC. The laboratory is specialized in metallogeny, particularly platinum group element (PGE), selenium, chalcophile and trace element analysis.


            

Modèle Micromill de New Wave Research
French
Microfluorescence-X

Description

La microfluorescence-X est une méthode non destructrice permettant l’analyse d’échantillons à l’échelle de 50 µm. Elle permet, entre autres, d’analyser des minéraux pour en caractériser la zonation et les inclusions. Il est également possible de produire des cartes des teneurs en éléments majeurs et en éléments traces des grains analysés. L’appareil peut procéder à l’analyse de plusieurs éléments de façon simultanée.

Fonction

Les matériaux géologiques, archéologiques, métallurgiques et certains matériaux biologiques peuvent être analysés grâce à cet appareil. Les échantillons requièrent peu de préparation et il est possible d’analyser des échantillons de formes irrégulières. Les échantillons sont généralement analysés sous vide.
anglaise
Micro X-ray fluorescence
 
Description

Micro-XRF is a non-destructive method which allows sample analysis down to a 50 µm scale. With this device, we can analyse zoning and inclusions in minerals. It is also possible to produce maps of major and traces elements in mineral grains and analyze several elements at the same time.

Function

Geological, archaeological, metallurgical and some biological materials can be analyzed with this instrument. The samples needs minimal preparation and it is possible to analyse samples with irregular shapes.


Micro-XRF EDAX Eagle III
French
Salle Blanche

Description

La salle blanche est une pièce dans laquelle la concentration de particules en suspension dans l’air est contrôlée. Elle est classifiée comme étant de classe ISO5 ou classe 100 selon l’ancienne norme US FED STD 209 E.
Fonction

Cette pièce sert à effectuer la préparation d’échantillons ultra-propres, c’est-à-dire en minimisant les risques de contamination. Cette partie du laboratoire sert principalement à la mise en solution des éléments à analyser.

anglais                                            Clean room 209 E

Description

Clean room is an environment where the concentration of particles suspended in the air is controlled. The clean room is classified ISO5, or according to the old classification UD FED STD 209E : class 100.


Function


We proceed to the preparation of ultra-clean and ultra-small samples in the clean room.

    

French
Séparateur magnétique isodynamique Frantz

Description

Le LabMaTer est équipé d’un séparateur magnétique isodynamique. L’appareil est constitué d’un électroaimant dans lequel se trouve une réglette vibrante inclinée où les minéraux circulent. La réglette étant divisée en deux, les grains paramagnétiques vont dans la rigole extérieure par rapport au corps de l'appareil, tandis que les grains non attirés ou diamagnétiques se retrouvent dans la rigole près de l'électro-aimant. En modifiant l'ampérage de l'appareil, il devient alors possible de séparer de nombreuses phases minérales. De plus, les deux pentes, l'inclinaison latérale de la réglette et la pente longitudinale, agissent sur la vitesse d'écoulement des grains (affinage de la séparation). Ces deux pentes sont normalement de 15° chacune et sont les paramètres à respecter pour assurer la validité des susceptibilités magnétiques des minéraux.
anglaise
Frantz Isodynamic magnetic separator
Description

The magnetic separator consists of a large electromagnet through which mineral mixtures can be passed on a metal trough which is divided near its exit end. The paramagnetic minerals are weakly attracted by the magnetic field whereas diamagnetic minerals are not. Once the minerals have passed along the magnetic field, it is possible to recover each mineral phases into two separate containers. When the amperage device is modified, it is possible to separate many minerals. Varying the slope of the separation trough will change the speed flow of the mineral grains, wich will have an impact on the refining of the magnetic separation.


Séparateur magnétique Frantz
French

Analyse du soufre et du carbone avec la fournaise EMIA

Description

La détermination du soufre par fournaise EMIA-220V de HORIBA est une méthode qui fonctionne sur la combustion dans un flux d'oxygène et l'absorption infrarouge. L'échantillon est chauffé dans un petit creuset de porcelaine avec des accélérateurs (fer, étain et tungstène) dans une fournaise à induction pour être oxydé et réagir dans le flux d'oxygène. La plupart du carbone (C) sera ainsi transformé en dioxyde de carbone (CO2). Le carbone restant sera transformé en monoxyde de carbone (CO). Le soufre (S) quant à lui sera transformé en dioxyde de soufre (SO2). Durant ce processus, l'eau est dégagée sous forme d'H2O et d'H2. Cette eau, étant un contaminant, est éliminée par déshydratation à l'aide de perchlorate de magnésium (Mg(ClO4)2). Le flux d'oxygène est régularisé et introduit dans le détecteur infrarouge. Les teneurs en soufre et en carbone sont alors déduites par le détecteur de CO2, de CO et de SO2. Le schéma de fonctionnement est présenté ci-dessous.

Fonction

Cette méthode est utilisée pour effectuer des analyses de soufre dans les roches. Cependant, il n’est possible de réaliser ces analyses que sur des matériaux géologiques et métallurgiques qui contiennent au moins 10 ppm de sulfures.

Référence

Bedard, LP, Savard, D. and Barnes, S-J. (2008). Total sulfur concentration in geological reference materials by elemental infrared analyser.  Geostandards Geoanalytical Research, 32, 203-208.
anglaise

Determination of Sulphur and Carbon by induction furnance

Description


Sulphur and carbon analyses are carried out with an EMIA-220V Induction furnace from HORIBA. The analysis consists of infrared light absoption during combustion in oxygen flow, also called high-frequency furnace method. A mixture of rock sample and an accelerator (Fe, Sn, W) is put into a porcelain crucible, which is heated in the induction furnace. The sample reacts with the oxygen flow, so that the carbon is transformed in CO2 and CO, whereas the sulfur is transformed in SO2. During the analysis, water can be released (H2O or H2). As this water is considered to be a contaminant, it will be eliminated by dehydratation with Mg(ClO4)2. The oxygen flow is then regularized and passed through an infrared detector. The sulfur and carbon concentrations are obtained from the CO, CO2 and SO2 detector.

Application

Sulfur analysis is carried out on whole rock samples. It is possible to analyze any geological material or metallurgical material that contains at least 10 ppm of sulfur.

Reference

Bedard, LP, Savard, D. and Barnes, S-J. (2008). Total sulfur concentration in geological reference materials by elemental infrared analyser. Geostandards Geoanalytical Research, 32, 203-208.

Analytical scheme
  Modèle EMIA-220V de Horiba
French
XRF portable (Niton XL3t GOLDD+XRF Analyzer)

Description

Le LabMaTer est équipé d’un « Niton XL3t GOLDD+XRF Analyzer » (Fig. 1). Cet appareil versatile et portatif permet :

  • Meilleure détection des éléments légers (Mg, Al, Si, P, S) sans mise à vide et de purge par hélium;
  • des lectures 10 fois plus rapides qu'un détecteur Si-PIN conventionnel;
  • des lectures 3 fois plus précises qu’un « silicon drift detectors (SDD) » conventionnel;
  • une détection des éléments traces peut importe où;
  • plus de détection pour des limites de détection encore plus basse;
  • donnée traitable directement sur un logiciel.
Voir la fiche technique pour plus de détail.

Domaines d’utilisations :


Mine et exploration
  •  Définition d’anomalies en exploration minérale
  •  Recherche d’éléments indicateurs
  • Caractérisation de minéralisations difficiles à observer (terres rares)
  • Cartographie de détail dans une mine
  • Contrôle des teneurs
Analyses environnementales
  • Mesure des contaminants dans le sol
  • Test de Placoplatre Analyse de métaux et d’alliage
  • Tri de ferraille
  • Identification d’alliages
  • contrôle de la qualité de l'alliage (QC) analyse de bijoux et de métaux précieux
Ref : Desroches, D., Bédard, L. P., Lemieux, S., & Esbensen, K. H. (2018). Suitability of using a handheld XRF for quality control of quartz in an industrial setting. Minerals Engineering, 126, 36-43.
anglais
Portable XRF (Niton XL3t GOLDD+XRF Analyzer)

Description

LabMaTer is equipped with a "Niton XL3t GOLDD + XRF Analyzer" (Fig. 1). This versatile and portable device allows:

    * Detection of light elements (Mg, Al, Si, P, S) without emptying and helium purge;
    * Readings 10 times faster than a conventional Si-PIN detector;
    * Readings 3 times more accurate than conventional "silicon drift detectors (SDD)";
    * Detection of trace elements anywhere;
    * More detection for even lower detection limits;
    * Data processable directly on a software.

See the fiche technique for more details.

Applications

Mining and exploration

    * Definition of anomalies in mineral exploration
    * Search for indicator elements
    * Characterization of mineralization difficult to observe (rare earth)
    * Detail mapping in a mine
    * Control of grade

Environmental analyzes

    * Measurement of contaminants in the soil
    * Placoplatre test analysis of metals and alloy
    * Scrap sorting
    * Identification of alloys
    * Quality control of alloy (QC) jewelry and precious metals analysis

Ref: Desroches, D., Bedard, L.P., Lemieux, S., & Esbensen, K.H. (2018). Suitability of using a handheld XRF for quality control of quartz in an industrial setting. Minerals Engineering, 126, 36-43.

niton
Figure 1 : A) Niton XL3t GOLDD + XRF Analyzer, B) caméra CCD et les isolats
de fonctionnalités à petit spot et les magasins mesures de superficie de petits
 échantillons  (ThermoScientific, 2010).