روش های تجزیه دستگاهی نمونه های معدنی

روش های تجزیه دستگاهی نمونه های معدنی

اسلاید 1: روشهای تجزیه دستگاهی نمونه های معدنیتهیه کننده :هاشم باقریعضو هیئت علمی دانشگاه اصفهان

اسلاید 2: 2بسم الله الرحمن الرحیم

اسلاید 3: هدف درس:کاربرد تجزیه دستگاهی )ونمونه برداری( در مطالعات معدنی و زیست محیطی رئوس مطالب:الف- نظری:1- کلیات2-ديفراكتومتري اشعه ايكس (XRD)3-فلوئورساني پرتو ايكس (XRF)4-اسپكتروسكپي جذب اتمي (AAS)5-روش ICP6-تجزيه دستگاهي فعال سازي نوتروني (NA)7-ميكروپروب: EPMA 8-مطالعه سیالات درگیر ب- عملی:-کار با دستگاه های مختلف تجزیه ای موجود در دانشگاه مانند:-سیالات درگیر-روش XRD-روش XRF- روش جذب اتمی- روش فعال سازی نوترونی

اسلاید 4: منابع اصلی:1-باقری، هاشم. 1390، نمونه برداری و تجزیه دستگاهی نمونه های معدنی و زیست محیطی، انتشارات جهاد دانشگاهی اصفهان.2- سلاجقه، عبدالرضا.، 1385، اصول تجزیه دستگاهی، انتشارات مرکز نشر دانشگاهی.3- Chris, R., 1993. Analysis of geological materials, CRC Press.4-Zhang, C., 2007. Fundamentals of environmental sampling and analysis, John Wiley & Sons.

اسلاید 5: اصولا اکتشاف ذخائر معدنی در چهار گروه اصلی قرار می گیرند: 1. Rock surveys2. Sediment and soil surveys3. Stream and lake water surveys4. Vegetation (biogeochemical) surveys

اسلاید 6: کاربرد عناصر مختلف در مطالعات ژئوشیمیائی

اسلاید 7: کاربرد روش های مختلف تجریه ای برای عناصر مختلف در مطالعات ژئوشیمیائی

اسلاید 8: دامنه تغییرات عناصر و دقت مورد نظر مربوط به جدول قبل

اسلاید 9: طبقه‌بندي روشهاي تجزيه‌ايروشهاي تجزيه‌اي عمدتا به دو گروه كلاسيك و دستگاهي طبقه‌بندي مي‌شوند. روشهاي كلاسيك كه گاهي روشهاي شيميايي نیز ناميده مي‌شوند، نسبت به روشهاي دستگاهي از قدمت يك قرن يا بيشتر برخوردارند. به منظور تجزيه‌هاي كمي، مقداري از آناليت با اندازه‌گيريهاي وزن‌سنجي يا تيترسنجي تعيين مي‌شود. اگرچه اکنون نیز برخی آزمایشگاه ها از روش های کلاسیک تجزیه ای استفاده می کنند اما كاربرد آنها با ظهور روشهاي دستگاهي رو به كاهش است.

اسلاید 10: روشهاي دستگاهي و انواع آن در ابتدای قرن بیستم، استفاده از برخی فنون و خواص مواد مانند اندازه‌گيري خواص فيزيكي آناليت، مثل رسانندگي، پتانسيل الكترود، جذب يا نشر نور، نسبت جرم به بار و فلوئورساني، به منظور تجزيه‌هاي كمي انواع اجزای معدني، آلي و زيست‌ شيميايي شروع شد. به طور کلی به اين روشهاي جديدتر که براي جداسازي و تعيين مقدار گونه‌هاي شيميايي به کار می رود روشهاي تجزيه‌ دستگاهی گفته می شود. رشد روشهاي تجزيه دستگاهي جديد به موازات توسعة صنايع الكترونيك و رايانه انجام شده است.

اسلاید 11: خواص مشخصهروشهاي دستگاهي1- نشر تابشطيف‌بيني نشري (پرتوايكس، UV مرئي، الكترون)، فلوئورساني، فسفرساني و نورتابي (پرتوايكس، UV مرئي)2- جذب تابشطيف ـ نورسنجي و نورسنجي (پرتو ايكس، UV، مرئي، IR) طيف‌بيني رزونانس اسپين الكترون 3- پراكندگي تابشكدري سنجي، نفلومتري، طيف بيني رامان4- شكست نورشكست سنجي، تداخل سنجي5- پراش تابشروشهاي پراش پرتوايكس و الكترون6- چرخش تابشقطبش سنجي؛ پاشيدگي چرخش نوري؛ دورنگ نمايي دوراني7- پتانسيل الكتريكيپتانسيل سنجي، زمان ـ پتانسيل سنجي8- بار الكتريكيكولن سنجي9- شدت جريان الكتريكيپلاروگرافي، آمپرسنجي10- مقاومت الكتريكيرسانايي سنجي11- جرموزن‌سنجي (ريز ترازوي بلور كوارتزي)12- نسبت جرم به بارطيف سنجي جرمي13- سرعت واكنشروشهاي سينتيكي14- خواص گرماييوزن‌سنجي و تيترسنجي گرمايي؛ رنگ سنگي پويشي ديفرانسيلي؛ تجزيه‌هاي گرمايي ديفرانسيلي؛ روشهاي رسانايي سنجي گرمايي15- پرتوزاييروشهاي فعالسازي و رقيق سازي ايزوتوپيخواص مشخصه مورد استفاده در روشهاي مختلف دستگاهي.

اسلاید 12: اغلب مشخصات ارائه شده در جدول قبل به يك منبع انرژي براي تحريك كردن و تولید يك پاسخ قابل اندازه‌گيري از ماده مورد تجزیه نياز دارند. به طور کلی هدف اصلی استفاده از يك دستگاه، تبديل اطلاعات شيميايي به شكلي است كه مستقيماً براي مشاهده‌كننده نمايان باشد. دستگاه اين كار را با ترانسديوسر انجام مي‌دهد. ابزارهای الكترونيكي بعدي بايد اطلاعات را از جريان حاصل استخراج، درصورت نياز تقويت و برروي ابزارهاي قرائت نمايش دهد. بنا براین مباني الكترونيك و کامپیوترها بخشي اصلي از بحث دستگاهوري هستند که یک متخصص شیمی تجزیه باید به اندازه کافی با آن آشنائی داشته باشد. به هر حال اغلب از یک زمین شناس چنین انتظاری نمی رود و شناخت اصول کلی روشهای تجزیه ای و آشنائی با روشهای معمول و اینکه در چه شرایطی از چه روشی باید استفاده شود کفایت می نماید. اغلب در علوم زمین تجزیه نمونه ها به منظور تعیین مقدار عناصر یا ترکیبات غیر آلی (معدنی) صورت می گیرد. البته واژه ترکیبات معدنی در علوم زمین و رشته های معدن اندکی با رشته های شیمی متفاوت است. در بعضی از روش های جدید تجزیه دستگاهی از تلفیق دو یا چند روش استفاده شده است. برای مثال ، روش GC/MS حاصل تلفیق دو روش طيف‌سنج جرمي (MS) و كروماتوگرافي گازي (GC) است، یا روش ICP-MS از تلفیق دو روش MS و ICP حاصل شده است که روش اخیر برای اندازه گیریهای ایزوتوپی برخی از مواد بسیار مفید است.

اسلاید 13: ديفراكتومتري اشعه ايكس (XRD)

اسلاید 14: مقدمه:اشعه ايكس در سال 1895 توسط یک فيزيكدان آلماني به نام رنتگن كشف شد و بدليل ناشناخته بودن ماهیت اشعه در آن زمان، اشعه ايكس ناميده شد. گاهي اوقات اين اشعه را بنام يابندة آن نيز بيان مي‌كنند. كمي بعد از كشف اين اشعه از آن برای مطالعه ساختمان داخلي مواد كدر استفاده شد.به کار گیری اشعه ايكس در مطالعه بلورها، نقش مهمي را در بلورشناسي ايفا كرده است. به اين ترتيب تعيين ساختارهاي بلورين امكان‌پذير گرديد. راديوگرافي بوسيلة اشعة ايكس كه ابزار بسيار مهمي جهت مطالعه ساختمان داخلي مواد مي‌باشد، محدود به حداقل ابعاد 0/1 سانتي‌متر مي‌گردد، ولي روش پراش مطالعه ساختمان داخلی مواد را تا ابعاد 8-10 سانتيمتر ممکن مي‌سازد

اسلاید 15: روش توليد اشعه ايكس اشعه ايكس يك تشعشع الكترومغناطيسي با طيفي مانند نور معمولي اما با طول موجي بسيار كوتاهتر است. هرگاه الكترونها با سرعت بسيار زياد به يك جسم (هدف) برخورد كنند، اشعه ايكس توليد مي‌شود. اگر لايه K با سقوط الكتروني از لايه L پر شود تشعشع را Kα و اگر از لايه M باشد تشعشع را Kβ مي‌گويند. Electron Beam

اسلاید 16: ورودی آب خنک کنندهاتصال به زمینمحفظه متمرکز کنندهپرتوهای xپنجره از جنس بریلیوممدار گرمکن رشته لوله خلاءرشته تنگستنی (کاتد)فلز هدف (آند)خروجی آبولتاژ زیادشمايي از لولة پرتوايكس

اسلاید 17: (الف)(ب)صافی های پرتو ایکس: شدت اشعه ايكس در طول موجهاي مختلف تغيير مي‌كند و بازاء يك مقدار مثلاً در مورد مس λkα = 1.54Ǻ از همه بيشتر و بصورت يك تيزي روي منحني دیده می شود. در بعضي از آزمايشات لازم است اشعه ايكس با طول موج مشخص مورد استفاده قرار گيرد.شكل ( الف) طيف تشعشعي مس بدون عبور از فيلتر، خط‌چين نمايش ضريب جذب جرمي نيكل مي‌باشد. (ب) طيف‌ تشعشعي مس پس از عبور از فيلتر نيكلي

اسلاید 18: پراش پرتوايكسهنگامي كه پرتوايكس به‌وسيلة شبکه منظم يك بلور پراكنده مي‌شود، به دليل آنكه فاصله بين مراكز پراكندگي حدوداً به اندازة طول موج تابش است، در ميان پرتوهاي پراكنده تداخل (هم سازنده و هم تخريبي ) رخ می دهد که نتيجة آن پراش پرتو است.قانون براگهنگامي كه يك باريكة پرتوايكس با زاويه θ به سطح يك بلور برخورد كند، قسمتي از آن به‌وسيلة لاية اتم‌ها در سطح پراكنده مي‌شود. قسمت پراكنده نشده باريكه به لاية‌دوم اتم‌ها نفوذ مي‌كند كه در آنجا نيز مجدداً كسر ديگري پراكنده شده و باقيمانده به لاية سوم وارد می شود (شكل 4-4). اثر كلي اين پراكندگي از مراكز با فواصل منظم بلور، پراش باريكه است.شرايط لازم براي پراش پرتوايكس آن است كه (1) فاصلة بين لاية اتم‌ها بايد تقريباً برابر طول موج تابش باشد و (2) مراكز پراكندگي بايد از نظر فضايي، توزيعي بسيار منظم داشته باشند.

اسلاید 19: AP + PC = nλ AP = PC = d sinθ nλ = 2d sin θرابطه براگ: تنها در صورتي پرتوايكس از بلور بازتابيده مي‌شود كه زاوية فرودي دارای شرایط زیر باشد.در زاويه هاي ديگر، تداخل تخريبي اتفاق مي‌افتد

اسلاید 20: شناسائی ترکیبات بلوریتهیه نمونهنمونه بلوری آسیاب می شود تا اینکه پودری یکنواخت و ریز به دست آید . در این حالت بی نهایت ذرات بلوری که در جهات مختلف قرار گرفته اند حاصل می شود. بدین ترتیب، هنگامی که یک باریکه پرتوایکس از داخل ماده عبور می کند ، می توان انتظار داشت که تعداد قابل ملاحظه ای از ذرات چنان جهت گیری کرده باشند که شرایط براگ برای بازتاب از هر فاصله بین صفحه ای ممکن را فراهم کنند.نمونه را میتوان در داخل لوله های موئین از جنس شیشه نازک یا سلوفان در معرض باریکه قرار داد. یا اینکه می توان با یک نگهدارنده غیر بلورین مناسب مخلوط کرد و آن را به شکلی مناسب درآورد.

اسلاید 21: ثبت عکاسی این روش کلاسیک برای ثبت الگوهای پراش پودر بوده و هنوز هم مورد استفاده قرار می گیرد، به خصوص هنگامی که مقدار نمونه کم باشد. رایجترین دستگاه برای این منظور دوربین پودر دبای-شرر است پرتوی ایکسصافیفیلمباریکه عبورینمونهباریکه پراشیدهd1حفره ها در فیلم برایلوله های ورودی و خروجیd1d2d2

اسلاید 22: پراش سنج های خودکارمزیت دستگاههائی از این نوع ، دقت زیاد برای اندازه گیری شدت و تولید گزارش به صورت خودکار است.

اسلاید 23: تفسیر الگو های پراش شناسائی ذرات از روی الگوی پراش پودر آنها، براساس موقعیت خطوط (برحسبθ یا θ2) و شدت های نسبی آنها صورت می گیرد. سپس با کمک رابطه براگ (nλ= 2d sinθ)، فاصله d را می توان به راحتی از روی طول موج منبع و زاویه اندازه گیری شده محاسبه کرد. شدت خطوط به تعداد و نوع مراکز بازتاب اتمی که در هر مجموعه از خطوط وجود دارند وابسته است. شناسائی بلورها تجربی است. موسسه ای به نام مرکز بین المللی داده های پراش واقع در سوارث مور پنسیلوانیا پرونده ای از پراش پودر را نگهداری می کند. در سال 1988، این پرونده حاوی الگو های پراش برای بیش از 53000 ترکیب بوده است.

اسلاید 24: فلوئورساني پرتو ايكس (XRF)

اسلاید 25: XRF يكي از مهمترين ابزارهاي تجزيه موجود را در اختيار تجزيه‌گر براي شناسايي و اندازه‌گيري عناصر سنگين در حضور يكديگر و در هر نوع ماتريسي قرار مي‌دهد. اين روش براي عناصر سبكتر از سديم جواب نمي‌دهد و براي عناصر زير كلسيم هم فقط تا حدي جواب قابل قبولي به‌دست مي‌دهد.نمونه با باريكة اوليه‌اي از پرتو ايكس تابش‌دهي مي‌شود كه همان اثر باريكة الكترون پر انرژي، يعني خارج كردن الكترونها از اوربيتالهاي دروني را دارد.

اسلاید 26: دستگاهها سه نوع عمده دستگاههاي فلوئورساني پرتو ايكس عبارت‌اند از پاشندة طول موج، پاشندة انرژي، و ناپاشنده. دو نوع اخير رامي‌توان به دو زيرگروه ديگر نيز برحسب اينكه منبع تابش مورد استفادة لولة پرتو ايكس باشد يا يك تركيب پرتوزا، تقسيم كرد.

اسلاید 27: طيف فلوئورساني پرتو ايكس آلياژ نقره ـ مس كه با نيكل و كروم روكش شده استاثر عناصر سنگین در جذب طیف عناصر سبکتر

اسلاید 28: تجزية كيفي و نيم كميطيف فلوئورساني پرتو ايكس ثبت شده با يك طيف‌سنج پاشندة طول موجطيف يك نمونة به‌دست آمده به‌وسيلة يك دستگاه پاشندة انرژي با يك منبع لولة پرتو ايكس. اعداد بالاي پيكها انرژيها برحسب keV هستند

اسلاید 29: تجزية كميآثار ماتريسيپرتو ايكس توليد شده در فرآيند فلوئورساني نه تنها از سطح نمونه بلكه از اتمهاي كاملاً زير سطح نیز توليد مي‌شود. بنابراين، هم قسمتي از باريكة فرودي و هم باريكة فلوئورساني حاصل، از يك ضخامت قابل ملاحظه از نمونه كه در آن جذب و پراكندگي مي‌تواند اتفاق بيفتد، عبور مي‌كند. شدت كاهش در هر باريكه به ضريب جذب جرمي محيط بستگي دارد، كه اين به‌نوبة خود با ضرايب تمام عناصر در نمونه تعيين مي‌شود. تا کنون چندین روش به منظور جبران آثار جذبي و افزايشي در تجزيه‌هاي فلوئورساني پرتو ايكس ارائه شده است. که در زیر به بعضی از آنها اشاره می گردد.درجه‌بندي در برابر استانداردها استفاده از استانداردهاي درونيرقيق سازي نمونه‌ها و استانداردها

اسلاید 30: محاسن و معايب روشهاي فلوئورساني پرتو ايكس1- طيف ها نسبتاً ساده‌اند و بنابراين، تداخل کمی در خطوط طيفي رخ می دهد.2- عموماً، روش پرتو ايكس غير تخريبي است و مي‌تواند براي تجزية نقاشي‌ها، عتيقه‌ها، جواهرات، سكه‌ها و ديگر نمونه‌هاي قيمتي بدون صدمه زدن به نمونه مورد استفاده قرار گيرد. 3- به‌علاوه، تجزيه‌ها را مي‌توان روي نمونه‌هاي در گسترة يك لكة با ابعاد کوچک که به زحمت قابل مشاهده تا يك جسم وزين اجرا كرد. محاسن ديگر عبارت‌اند از سرعت و راحتي روش كه تكميل تجزيه‌ها در چند دقيقه را ممكن مي‌سازد. 4- در نهايت، صحت و دقت روشهاي فلوئورساني پرتو ايكس غالباً برابر با ساير روشهاست يا از آنها برتر استاز محاسن دیگر آن در علوم زمین می توان به این موارد اشاره کرد: 1) تجزيه براي چندين عنصر در حد چند ppm 2) اندازه گيري عناصري مانند Zr ، REE ، Ta ، Nb ، W ، Th ، V ،Sbو Ba. اين عناصر در برابر حرارت بسيار مقاوم مي باشند و از طرفي اندازه گيري توسط جذب اتمي و طيف سنج تابشي داراي دقت و حساسيت خوب نيستند. 3) اقتصادي بودن تجزيه براي هر نمونه.

اسلاید 31: روش اسپکتروسکوپی جذب اتمی (AAS)

اسلاید 32: این روش بر مطالعه و اندازه‌گيري جذب انرژي تابشي توسط اتم‌ها استوار است. ارقام بدست آمده از مطالعه اين جذب، اطلاعات اسپكتروسكپي و تجزيه‌اي را فراهم مي‌سازد. اطلاعات تجزيه‌اي به‌دست آمده شامل تعيين كيفي و كمي عناصر خصوصاً عناصر فلزي جدول تناوبي مي‌باشد. در این روش ابتدا ‌ ملكول‌ها يا يونها به اتم‌هاي آزاد تبديل شده و سپس اندازه‌گيري جذب تابش به‌وسيله اين اتم‌هاي آزاد صورت می پذیرد.جذب انرژي توسط اتم‌ها از قوانين كاملاً شناخته شده فيزيكي پيروي كرده و بنظر مي‌رسد كه قابل پيش‌بيني باشد و اساس شيمي تجزيه كمي را براي ما مهيا مي‌سازد. انرژي نوراني جذب شده توسط اتم‌ها عموماً به‌صورت خطوط جذب باريك با طول موجهايي در ناحيه مرئي يا ماوراء بنفش طيف انرژي تابشي مي‌باشد. در طي فرآيند جذب الكترونهاي ظرفيت خارجي اتمها به اربيتال‌هاي بالاتر رفته و گفته مي‌شود كه اتم برانگيخته شده است.

اسلاید 33: با اولين تقريب، رابطه بسيار ساده‌اي ميان اتم‌هاي برانگيخته و غير برانگيخته، و نتيجتاً ميان اسپكتروسكپي جذب اتمي و نشر اتمي وجود خواهد داشت. اين رابطه ساده در شكل 5-1 ارائه گرديده و در آن تعادل ميان اتم بر انگيخته و اتم غير بر انگيخته به اضافه يك فوتون نشان داده مي‌شود. اتم غير برانگيخته در حالت پايدار قرار دارد .هسته فلزمدار الکترونEnergy = Eنشرجذبالکترون به سطح بالاترانرژی حرکت کرده استEnergy = E + h υE + h υ+ hυرابطه بين اسپكتروسكپي جذب اتمي و نشر اتمي.

اسلاید 34: توليد اتم‌هاي حالت پايدار به اضافه يك فوتون از يك اتم برانگيخته اساس روش اسپكتروسكپي نشري است. در اين روش تعداد فوتونهاي آزاد شده در فرآيند نشر اندازه‌گيري مي‌شود. فرآيند عکس آن جذب يك فوتون به‌وسيله اتم‌هاي پايدار براي برانگيخته شدن اتم، اساس روش اسپكتروسكپي جذب اتمي را تشکیل می دهد. بجز در موارد بخصوص، تعداد فوتونهاي نشر شده يا جذب شده اندازه‌گيري نمی شود، بلكه شدت نور نشر شده در مورد نشر يا درصد نور جذب شده در مورد جذب اندازه‌گيري مي‌شود.بر اساس تئوري كوانتمي فقط سطوح انرژي به خصوصي در اتم‌ها (يا ملكول‌ها) مجاز هستند و اين بدين معني است كه اتم فقط مي‌تواند در سطوح انرژي مجاز، براي دوره‌هاي طولاني وجود داشته باشد. تمام سطوح انرژي ديگر ناپايدار بوده و در اين شاخه اسپكتروسكپي مي‌توان از آنها صرف‌نظر كرد.از آنجايي كه تنها سطوح انرژي به خصوصي مجاز هستند، تفاوت انرژي ميان اين سطوح به خوبي معين است و بنابراين تابش با طول موج‌هاي به‌خصوصي مي‌تواند نشر يا جذب گردد. درنتيجه طيف نشري يك اتم از مشخصات يك عنصر به‌خصوص بوده و به‌طور مشابه تنها فركانس‌هاي تابش مشخصي مي‌توانند توسط يك عنصر بخصوص جذب گردند. اين دو خاصيت ويژگي لازم براي اينكه اسپكتروسكپي جذب يا نشر اتمي را يك وسيله تجزيه‌اي مفيد و تكرارپذير سازد، فراهم مي‌كند. اگر يك اتم مانند سديم طول موج Ǻ5890 را جذب كند، پس هميشه در طول موج Ǻ5890 جذب خواهد كرد زيرا سطوح انرژي مربوط به جذب اين طول موج انرژي از خواص فيزيكي سديم مي‌باشد.

اسلاید 35: قانون بير ـ لامبرتجذب در اتم‌ها از قانون بير پيروي مي‌كند:(5-2)I1 = Io e -a,b,cكه در آن:I1 = مقدار نور خارج شده از يك محلولIo = شدت نور وارد شده به محلولa = ضريب جذبb = طول مسير نورc = غلظت محلول قانون بير ـ لامبرت يكي از قوانين بنيادي است كه ميزان جذب توسط محلول را به غلظت اجزاء آن ارتباط مي‌دهد.

اسلاید 36: فنون اتمسازيالف - اتمسازي شعله‌اي: محلولي از نمونه به‌وسيلة جرياني از اكسندة گازي مخلوط شده با سوخت گازي، مهپاشي و به درون شعله‌اي حمل مي‌شود كه در آنجا اتمسازي صورت مي‌گيرد. ب- اتم‌سازي الكتروگرمايي: در اتم‌سازهاي الكتروگرمايي، چند ميكروليتر از نمونه ابتدا در دماي پايين تبخير و سپس در دماي كمي بيشتر در يك لوله يا فنجان گرم شده با برق خاكستر مي‌شود. بعد از خاكستر شدن، جريان سريعاً تا چند صد آمپر افزايش مي‌يابد كه باعث افزایش دما به حدود 2000 تا °C3000 می شود؛ اتم‌سازي نمونه در زماني از چند ميلي ثانيه تا ثانيه اتفاق مي‌افتد. سپس جذب يا فلوئورساني ذرات اتمي شده در ناحية ای دقیقا بالاي سطح گرم شده اندازه‌گيري مي‌شود.

اسلاید 37: سوخت اكسنده دما، °Cبیشینه سرعتسوخت (1-cms)گاز طبيعيهوا1700 تا 190039 تا 43گاز طبيعياكسيژن2700 تا 2800370 تا 390هيدروژنهوا2000 تا 2100300 تا 440هيدروژناكسيژن2550 تا 2700900 تا 1400استيلنهوا2100 تا 2400158 تا 266استيلناكسيژن3050 تا 31501100 تا 2480استيلننيتروزاكسيد2600 تا 2800285خواص شعله‌ها

اسلاید 38: دستگاه جذب اتمي: اجزاي سازنده دستگاه جذب اتمي عبارت‌اند از يك منبع تابش، يك نگهدارندة نمونه، يك طول موج گزين، يك آشكارساز و يك پردازشگر علامت و قرائت. نگهدارندة نمونه در دستگاههاي جذب اتمي سلول اتمساز است كه حاوي نمونة اتمي شدة گازي است.

اسلاید 39: منابع تابش:الف- لامپ‌هاي كاتدي توخاليمتداول‌ترين منبع براي اندازه‌گيري‌هاي جذب اتمي، لامپ كاتدي توخالي است كه در شكل نشان داده شده است. اين نوع لامپ متشكل از يك آند و يك كاتد استوانه‌اي مهر و موم شده در يك لولة شيشه‌اي است كه با نئون يا آرگون پر شده است. كاتد از فلزي كه طيف آن موردنظر است ساخته شده است يا لايه‌اي از آن فلز را نگه مي‌دارد.پنجره پیرکسی یا کوارتزی گاز پرکننده کاتد آند Ar یا Ne

اسلاید 40: ب- لامپ‌هاي تخليه‌اي بدون الكتروداین لامپ ها از يك لولة كوارتزي حاوي گاز بي‌اثري مانند آرگون با فشار چند تور و مقدار اندكي از فلز (يا نمك فلز) كه طيف آن مورد نظر است ساخته مي‌شود. لامپ هيچ الكترودي ندارد، اما به جاي آن با يك ميدان شديد تابشي ميكروموج يا فركانس راديويي انرژي‌دار مي‌شود. يونش آرگون انجام مي‌شود تا يونهايي را توليد كند كه به‌وسيلة جزء فركانس بالاي ميدان شتابدار شوند تا اينكه انرژي كافي براي برانگيختن اتم‌هاي فلزي كه طيف آن موردنظر است به دست آورند.لامپRF سیم پیچ نگهدارنده سرامیکیپنجره کوارتزی

اسلاید 41: آماده سازی نمونه نیاز به هدایت نمونه به شکل محلول، غالبا محلول آبی، به داخل منبع برانگيختگي يك عيب روشهاي طيف‌بيني شعله‌است. متأسفانه اكثر مواد مورد توجه مانند خاكها، بافتهاي حيواني، گياهان، فرآورده‌هاي نفتي و كاني‌ها مستقيماً در حلال‌هاي معمول حل نمي‌شوند و براي به‌دست آوردن يك محلول از آناليت به شكل آماده براي اتم‌سازي به اعمال مقدماتي گسترده‌اي نياز دارند. در حقيقت مراحل تجزيه و حل كردن در مقايسه با خود اندازه‌گيري طيف‌بيني اغلب بسيار وقت‌گيرترند و خطاهاي بيشتري به‌وجود مي‌‌آورند

اسلاید 42: طيف‌بيني جذب اتمي = AAS ، طيف‌بيني نشري اتمي = AES ، طيف‌بيني فلوئورساني اتمي = AFS ، پلاسماي جفت شده القايي = ICPحدود آشكارسازي

اسلاید 43: صحتتحت شرايط معمولي، خطاي نسبي همراه با تجزيه جذبي شعله‌اي در حدود 1 تا 2% است. با احتياط‌هاي خاص اين رقم را مي‌توان تا چند دهم درصد كاهش داد. خطاهاي همراه با اتمسازي الكتروگرمايي در مقايسه با اتمسازي شعله‌اي، معمولاً 5 تا 10 برابر بزرگترند

اسلاید 44: خصوصیات کلی این روش

اسلاید 45: برتري‌هاي اسپكتروسكپي جذب اتمي نسبت به نشر اتمیبطور خلاصه براساس خواص فيزيكي اتم‌هاي آزاد، اسپكتروسكپي جذب اتمي نسبت به نشر اتمي داراي برتري‌هاي زير مي‌باشد.1- اگر از اثرات درجه حرارت بر راندمان اتم شدن كه خود متغيري است كه هم جذب و هم نشر را تحت تأثير قرار مي‌دهد صرف‌نظر كنيم، جذب اتمي عملاً مستقل از درجه حرارت سيستم مي‌باشد.2- جذب اتمي مستقل از طول موج خط جذبي مي‌باشد.3- قسمت اعظم اتم‌ها در حالت غير برانگيخته وجود دارند و در علامت جذب اتمي شركت مي‌كنند. در مقايسه علامت نشر اتمي مستقيماً به تعداد اتم‌هاي برانگيخته در سيستم بستگي دارد كه جزء كوچكي از كل اتم‌ها را تشكيل مي‌دهد. به هر حال بايد اظهار داشت كه علامت نشر به‌صورت يك علامت كوچك نسبت به زمينه كه عملاً صفر است، اندازه‌گيري مي‌شود. ممكن است كه اين علامت كوچك را چندين برابر تقويت كرد و بنابراين تا حدودي كاهش علامت مطلق را كه در اسپكتروگرافي نشري با آن مواجه هستيم، جبران نمود.4- در جذب اتمي فقط لازم است كه مقادير I1 و I0 را اندازه‌گيري كرد تا جذب اندازه‌گيري شود. غالباً اندازه‌گيري اين نسبت ساده‌تر از اندازه‌گيري مقادير مطلق آنها است مخصوصاً هنگامي كه لازم است براي بدست آوردن نتايج دقيق، اثر مزاحمت‌ها را تصحيح كرد. در اينجا بايد توجه داشت كه وقتي از اتم‌كننده‌هاي شعله‌اي استفاده مي‌شود، تغييرات درجه حرارت شعله مي‌تواند راندمان توليد اتم‌هاي آزاد از يك نمونه را تحت تأثير قرار دهد. اينگونه تأثيرات درجه حرارت را به راحتي مي‌توان به‌طور تجربي در جذب اتمي مشاهده كرد. به هر حال اين نبايد با اثر درجه حرارت برروي فرآيند فيزيكي جذب، كه عموماً قابل صرف نظر كردن است، اشتباه شود.

اسلاید 46: طیف بینی نشری- روش ICP

اسلاید 47: روش ICPدر واقع يكي از روشهاي طيف‌سنجي نشر اتمي نوري (AES) است كه وجه اشتراك همة آنها اتم‌سازي نمونه و برانگيختگي عناصر است. به طور کلی طیف بینی نشری به دو دسته اصلی تقسیم می شوند:1- طیف بینی نشری مبتنی بر منابع پلاسما2- طیف بینی نشری مبتنی بر منابع قوسی و جرقه ای (عمدتا برای تجزیه های کیفی و نیمه کمی)

اسلاید 48: 1- طیف بینی نشری مبتنی بر منابع پلاسما اين روش داراي قابليت سنجش اكثر عناصر جدول مندليف با حد تشخيص و دقت خوب است. طيف‌سنجي نشري ICP يك روش شعله‌اي است كه درجه حرارت شعله حدود 1000-6000 درجه كلوين است. امروزه منابع پلاسمايي مهمترين و پركاربردترين منابع براي طيف‌سنجي نشر اتمي هستند. از سه منبع اصلی، پلاسماي جفت شدة القايي، در مقايسه با پلاسماي جريان مستقيم يا منبع پلاسماي جفت شدة ريزموج، به مراتب مهمتر است.روشهاي نشر و جذب اتمي مكمل يكديگرند. مهمترین مزاياي روشهاي جذب اتمي عبارتند از: ساده‌تر و ارزانتر بودن دستگاه، هزينه‌هاي كمتر، و نياز به مهارت كمتر عملگر براي حصول نتايج رضايت‌بخش.

اسلاید 49: طيف‌سنجي نشري جرقه‌اي، قوسي و پلاسمايي در مقايسه با روشهاي جذبي شعله‌اي و الكتروگرمايي دارای چندین مزيت است:-به دلیل استفاده از منابع با دمای بالاترتداخل بين عنصري پايين دارند.-طيف‌هاي نشري خوبي براي اكثر عناصر-طيفهاي دهها عنصر را مي‌توان همزمان ثبت کرد -تعيين غلظت‌هاي كم عناصري را كه تركيبات ديرگداز تشكيل مي‌دهند مانند اكسيدهاي بور، فسفر، تنگستن، اورانيم، زيركونيم و نيوبيم -يك تجزيه كامل مي‌تواند در زمان 2 دقيقه انجام گيرد. لذا روش فوق‌العاده سريع مي‌باشدطيفهاي نشري حاصل از منابع پلاسما، قوس يا جرقه اغلب بسيار پيچيده‌اند و از صدها، يا حتي هزارها خط تشكيل شده‌اند. اين كثرت خطوط، كه در كسب اطلاعات كيفي مزيتي است، احتمال تداخل‌هاي طيفي را در تجزية كمي افزايش مي‌دهد. درنتيجه، طيف‌بيني نشري مبتني‌بر پلاسما، قوس يا جرقه در مقایسه با روشهاي جذب اتمي با منابع شعله‌اي يا الكتروگرمايي به‌وسيلة نوري گران‌قيمت‌تر و با تفكيك بالاتري نياز دارد .

اسلاید 50: پلاسما يك مخلوط گازي رساناي الكتريسيته حاوي غلظت بالايي از كاتيونها و الكترونهاست. به محض تشكيل يونهاي آرگون در پلاسما، اين يونها با جذب توان كافي از يك منبع بيروني قادرند دما را در حدي كه يونشهاي بعدي سبب حفظ دائمي پلاسما شوند حفظ كنند.سه منبع توان در طيف‌بيني پلاسماي آرگون به‌كار برده شده است:1- پلاسماي جفت شدة القايي (ICP).2- پلاسماي جريان مستقيم (DCP).3- پلاسماي القايي ريزموج (MIP).پلاسماي جفت شدة القايي

اسلاید 51: مهپاشي نوعي براي تزريق نمونه به درون منبع پلاسما.

اسلاید 52: - طيف‌سنج‌هاي با منبع پلاسمادستگاههايي كه براي طيف‌بيني نشري مورد استفاده قرار مي‌گيرند به سه نوع اصلي تقسيم مي‌شوند: متوالي، چند كانالي همزمان و تبديل فوريه (برای طول موجهای مرئی و ماورا بنفش)- تهية نمونهطيف بيني نشري پلاسماي جفت شدة القايي عمدتاً براي تجزية كيفي و كمي نمونه‌هايي كه در مايعات آبي يا آلي حل يا معلق مي‌شوند، به‌كار برده مي‌شود. فنون براي تهية‌اين گونه محلول‌ها مشابة روشهاي جذب شعله‌اي است.- عناصر تعيين شدهبه‌طوركلي، تمام عناصر فلزي را مي‌توان با طيف‌سنجي نشري پلاسمايي تعيين كرد. يك طيف‌سنج با خلاء براي تعيين بور، فسفر، نيتروژن، گوگرد، و كربن لازم است. زيرا خطوط نشري براي اين عناصر در طول موجهاي زير nm 180 قرار دارد كه اجزاي سازندة جو آنرا جذب مي‌كنند. دو مشکل مهم آن براي فلزات قليايي عبارتند از:1- شرايط عمل توافقي كه مي‌توان براي اغلب عناصر دیگر به‌كار برد، براي قليايي‌ها نامناسب‌اند.2- مهمترين خطوط Li ، K ، Rb و Cs در طول موجهاي زير قرمز نزديك قرار دارند كه آشكارسازي آنها برای بسياري از طيف‌سنجهاي پلاسمايي كه عمدتاً براي تابش فرابنفش طراحي شده‌اند مشکل است. به دلیل مشکلاتی از اين دست، این روش معمولاً به تعيين حدود 60 عنصر محدود مي‌شود.

اسلاید 53: شكل 6-3: حدود آشكارسازي (حساسیت) براي عناصر برگزيده در محلول آبي كه توسط چند فن طيف‌بيني تعيين گرديده است، برحسب µg/ml بيان شده است.

اسلاید 54: - تداخل‌هاي شيمياييبه‌طوركلي، ICP كمتر از روشهاي شعله‌اي و كوره‌اي در معرض تداخل‌هايي كه ريشة شيميايي دارند قرار مي‌گيرد. اين تاحدي به‌علت عاري بودن از اكسيژن است، ولي عمدتاً به‌علت اين است كه در پلاسما، مواد در دماي بالاتر و زمان طولاني‌تر در ناحيه داغي كه در آن تجزيه انجام مي‌شود قرار دارند. توجه شود كه ICP براي W ، Zr ، U و عناصري كه در شعله اكسيدهاي ديرگداز تشكيل مي‌دهند حساسيت بالاتري دارد.- تداخل‌هاي طيفينشر ICP در مقايسه با AA احتمال بيشتري براي تداخل‌هاي ناشي از همپوشاني خطوط طيفي نشان مي‌دهد. دليل اين امر آن است كه طيفهاي نشري خطوط بسيار زيادي دارند

اسلاید 55: طيف‌سنجي جرمي اتمي (MS)طيف‌سنج جرمي وسيله‌اي است كه مولكولهای گازي باردار (يونها) را برحسب جرم به بار (m/z)آنها جدا مي‌كند و به‌طور گسترده‌اي براي شناسايي و تعيين غلظت عناصر موجود در نمونه‌ها به‌كار مي‌رود. بويژه با روش طيف‌سنجي جرمي اتمي تقريباً تمام عناصر موجود در جدول تناوبي را مي‌توان تعيين كرد.اين روش اساساً شامل مراحل زير است: 1- اتمسازي2- تبديل بخش قابل توجهي از اتمهاي تشكيل شده در مرحلة اول به جرياني از يونها (معمولاً يونهاي با يك بار مثبت)، 3- جداسازي يونهاي تشكيل شده در مرحلة‌ دوم براساس نسبت جرم به بار آنها (m/z)، 4- شمارش تعداد يونهاي هر نوع يا اندازه‌گيري جريان توليد شده هنگامي كه يونهاي تشكيل شده از نمونه به يك مبدل transducer مناسب برخورد مي‌نمايند. با توجه به اينكه اكثر يونهاي تشكيل شده در مرحلة 2 تك بارند، m/z براي سادگي همان جرم يون درنظر گرفته مي‌شود

اسلاید 56: اجزاي طيف‌سنج جرمي.

اسلاید 57:

اسلاید 58: مزاياي طيف‌سنجي جرمي اتم‌ها:طيف‌سنجي جرمي اتمي در مقايسه با روشهاي طيف‌سنجي نوري اتمي كه تاكنون بررسي كرده‌ايم چند مزيت دارد كه عبارت‌اند از:(1) حدود آشكارسازي كه براي بسياري از عناصر با سه مرتبة بزرگي بهتر از روشهاي نوري است(2) طيف‌هاي بسيار ساده كه معمولاً منحصر به فرد و اغلب به سهولت تفسيرپذيرند؛ (3) توانايي اندازه‌گيري نسبت‌هاي ايزوتوپي اتمي. معايب عبارت‌اند از:(1) قيمت دستگاه دو تا سه برابر بيشتر از قيمت دستگاههاي اتمي نوري است؛ (2) سوق دستگاه كه مي‌تواند به بزرگي 5% تا 10% در ساعت باشد، و (3) داراي انواع مشخصي از اثرهاي تداخلي است.

اسلاید 59: شمايي از يك سيستم ICPMS . خطوط نقطه‌چين وارد شدن نمونه‌هاي گازي را نشان مي‌دهند؛ خطوط پر وارد شدن نمونه‌هاي مايع را نشان مي‌دهند

اسلاید 60: حدود آشكارسازي براي عناصر برگزيده به‌وسيلة ICPMS (ميله‌هاي سياه) در مقايسه با حدود آشكارسازي براي ICPOES (ميله‌هاي هاشور زده) و ETAAS (ميله‌هاي خاكستري)

اسلاید 61: روش فعال سازي نوتروني

اسلاید 62: روش کاراساس روش INAA عبارت است از توليد ايزوتوپهاي راديو اكتيو بوسيلة قرار دادن نمونه در مسير جريان شديدي از نوترونها در يك راكتور نوتروني. اين ايزوتوپها اصولاً‌ بوسيلة واپاشي بتا، متلاشي مي شوند و طي اين فرايند پرتو گاما (تشعشعات الكترومغناطيس) با انرژي هاي متفاوت منتشر مي شوند. اين انرژي هاي متفاوت اثر انگشت يك ايزوتوپ هستند. در مقایسه با روشهای دیگر:1 – سريع است يعني نياز به فرايندهاي آزمايشگاهي كمي براي آماده سازي نمونه است.2- احتمال آلودگي نمونه را از بين مي برد.

اسلاید 63: جدول عناصری كه بوسيلة روش INAA با دقت زياد در مواد طبيعي مثل خاكها، رسوبات و سنگها قابل اندازه گيري هستند كه به صورت رنگي نشان داده شده است.

اسلاید 64: Z (تعداد پروتونها = عدد اتمي) در مقابل N (تعداد نوترونها) در هسته هاي پايدار (نقطه ها). توجه داشته باشيد كه براي هسته هاي پايدار با Z و N كمتر از 20، Z=N است در حالي كه وقتي Z و N افزايش مي يابند Z/N هسته هاي پايدار كاهش مي يابد.

اسلاید 65: ايزوتوپهاي راديواكتيو: مربع هاي سفيد نشان دهندة نيمه عمر راديواكتيو به ثانيه (S) ، هزارم ثانيه (ms) ، ساعت (hr) ، سال (y) و مد واپاشي بتا. ايزوتوپهاي پايدار: مربع سياه که فراواني (به درصد) ايزوتوپهاي پايدار Na و Mg را نشان مي دهد. خط سير (فلش): نشان دهندة تبديل2311Na به 2411Na در يك جريان نوتروني و واپاشي آن به2412Mg است.

اسلاید 66: - نكات:1 – در طول برگشت تهييج (de- excitation) 24Mgهمه انتقالها امكان پذير نمي باشند. علاوه بر اين بدليل اينكه واپاشي بتا به طور موثر باعث تجمع حالتهاي تهييج شدة خاص مي شود، شدت نسبي پرتوهاي مختلف گاما تغيير مي نمايد؛ شديدترين پرتوهاي گاما از تهييج برگشتي حالت 4.12mev حاصل مي شود. 2- براي تشخيص 23Na از پرتوهاي گاما بوجود آمده در اثر تهييج برگشتي سطوح انرژي 24Mg استفاده مي نمائيم 3- اصولاً ، انرژي پرتوهاي گاما بسيار بيشتر (mev) از انرژي پرتوهاي x (<100kev) است؛ بنابراين اثرزمينه اي در روش INAA مهم نيست.

اسلاید 67: سطح مقطع نوتروني، يعني احتمال جذب نوترون هنگام عملكرد انرژي نوتروني براي Cd113توجه داشته باشيد كه سطح مقطع براي نوترونهاي انرژي پائين بيشترين مقدار را دارد. .

اسلاید 68: بدليل اينكه سطح مقطع براي نوترونهاي با انرژي كم بالاتر است، نوترونهاي سريع (انرژي بالا) كه در طول شكافت U در يك رآكتور توليد شده اند، حرارت دهي مي شوند، براي روش INAA از نظر انرژي كاهش يافته اند.

اسلاید 69: ویژگی های روش:1- روش INAA براي تشخيص گروهي از عناصر جزئي كه داراي ويژگيهايي خاص هسته اي مي باشند. مانند عناصر خاكي نادر، AS ، HF ، Ta ، Co ، Cr ، Sc روشي حساس و دقيق به شمار مي رود. براي اكسيدهاي اصلي در رسوبات و سنگ ها استفاده اصلي آن تعيين فراواني Na2O است.2- در اين روش براي تجزيه سنگ ها و رسوبات نيازي به انحلال نمونه يا فرايندهاي شيميايي نيست. بنابراين مشكلاتي مانند آلودگي، يا مشكلات و فرايندهاي آزمايشگاهي كمي را در پي دارد. 3- تعداد زيادي عنصر را به طور همزمان مي توان اندازه گيري كرد. 4- دقت از 1 تا 5 درصد در تغيير است. دقت و كيفيت داده ها به وسيلة چند پرتوي گاماي مختلف براي يك عنصر مشخص قابل ارزيابي است.5- صحت داده ها بوسيلة مواد استاندارد قابل كنترل است؛ يعني شدت سيگنال مربوط به يك نمونه ناشناخته را با نمونه اي كه غلظت عناصر در آن مشخص است مقايسه مي نمائيم.معايب:1- اين روش نياز به رآكتور هسته اي و آشكارسازهاي پرتو گاما دارد. 2- كار با سطوح پائين راديو اكتيويته.3- براي برخي عناصر خاص مناسب است، اما ممكن است قادر به اندازه گيري همة عناصر مور نظر ما نباشد. 4- بعيد است كه دقت آن بهتر از 1 درصد باشد.

اسلاید 70: ميكروپروب: EPMA

اسلاید 71: در روش الكترون ميكروپروب مي توان بر روي مواد جامد غير زنده تجزيه شيميايي كمي و در مقياس ميكرون انجام داد. اين روش غير تخريبي است و از پرتوهاي x خاصي كه بوسيلة برخورد يك باريكة الكتروني بر روي سطح صافي از نمونه ايجاد شده استفاده مي شود. در روش EPMA با استفاده از تشعشات x مشخصه اي كه در اثر تمركز يك باريكه الكتروني بر روي نمونه توليد مي شود تجزيه شيميايي كاملاً كمي از حجمي ميكروسكوپي از مواد جامد انجام مي شود. اين روش همچنين براي تهيه اسكن با كيفيت بالا از نوع بازگشتي و الكتروني ثانويه (BE, SE)، تصاوير تركيبي (نقشه عنصري پرتو x) و كاتدولومينسانس (CL) براي تعيين فازها، تخمين پراكندگي و نسبت فازها، تغييرات تركيبي عناصر جزئي و تجزيه بافتي سطوح تركيبات چند فازي به كار مي رود. در این روش حداقل آماده سازي نمونه لازم است اما براي تجزيه كمي دقيق لازم است كه سطح نمونه بخوبي صيقل يافته باشد. اين دستگاه به يك ميكروسكوپ انعكاسي مجهز شده است تا بتوان فاصلة بين نمونه و ابژكتيو را به دقت تنظيم كرد. به منظور انجام تجزيه هاي كمي و كيفي در اين دستگاه از هر دو نوع طيف سنجهاي EDS و WDS استفاده شده است. با اسكن يك سطح خاص از نمونه بوسيلة اين باريكه مي توان تصاويري با بزرگنمائي 40 تا 360000 برابر تهيه نمود. در تهیه نقشه هاي عنصري ، به جاي BE يا SE از پرتوهاي خروجي x بعنوان منبع سيگنال استفاده مي شود.

اسلاید 72: تعيين مقدار اکسيد هاي آهن وتيتان در کاني مانيتيت

اسلاید 73: Samp.No.Cp41-33-ap1Point: 1Point: 22آپاتیت (نقطه 1) ومگنتیت ( نقطه 2)2

اسلاید 74: Samp.No.Cw33-12Mt-Ti

اسلاید 75: BDCRmCcNcRm20μACcSfRmC30μNcFig. 4 A- replacement of the chalcocite by arsenidic minerals of the second stage and ritmic mineralization of nicelin, safloraite and ramelsbergite from Talmessi mine. B- SEM map for Ni from the area defined in sample A, showing ritmic feature in the second stage. C- replacement of chalcocite by niccolite and then both of them by rammelsbergite. D- SEM map for Cu from the area defined in sample C. Cc=chalcocite, Cu2S Nc=niccolite, NiAs Rm=rammelsbergite, NiAs2 Sf=saflorite CoAs2

اسلاید 76: An animated introduction to fluid inclusions Modified FromA. H. Rankin School of Earth Sciences and Geography Kingston University

اسلاید 77: The following slides illustrate how primary (P) and secondary (S) inclusions develop during crystal growth and healing of secondary fracturesAqueous solutionCrystalSome animation has been addedTo see changes hit return

اسلاید 78: Formation of Primary and Secondary inclusionsprimary inclusions form during primary crystal growth often along growth zonessecondary inclusions form after primary growth, usually along healed micro-fractures

اسلاید 79:

اسلاید 80:

اسلاید 81:

اسلاید 82: PS

اسلاید 83: Inclusions formed from trapping of homogeneous aqueous fluid will develop vapour bubbles on cooling due to differential thermal contraction of fluid and host mineral.The next slide shows groups of two phase (vapour- liquid) primary and secondary inclusions with distinctly different vapour-liquid ratios, indicative of different PT trapping conditions

اسلاید 84: Contraction vapour bubbles

اسلاید 85: The following slides show the homogenisation of liquid and vapour in a two phase aqueous inclusion during laboratory heating. The temperature at which this occurs is the Homogenisation temperature (Th) The bubble returns on cooling.HeatingCooling

اسلاید 86: 350oC25oC-100oC0oC

اسلاید 87: 350oC25oC0oC-100oC

اسلاید 88: 350oC25oC0oC-100oC

اسلاید 89: 350oC25oC0oC-100oC

اسلاید 90: 350oC25oC0oC-100oC

اسلاید 91: 350oC25oC0oC-100oC

اسلاید 92: 350oC25oC0oC-100oCTemperature of Homogenisation Th

اسلاید 93: 350oC25oC0oC-100oC

اسلاید 94: 350oC25oC0oC-100oC

اسلاید 95: 350oC25oC0oC-100oC

اسلاید 96: 350oC25oC0oC-100oC

اسلاید 97: The next slides show the freezing and subsequent melting of a two phase aqueous inclusion. Note the first and last melting temperatures which tell us about compositionHeatingCooling

اسلاید 98: 350oC25oC-100oC0oC

اسلاید 99: 350oC25oC0oC-100oCFreezing after Supercooling

اسلاید 100: 350oC25oC0oC-100oCFirst melting temperature - Tfm

اسلاید 101: 350oC25oC0oC-100oC

اسلاید 102: 350oC25oC0oC-100oC

اسلاید 103: 350oC25oC0oC-100oC

اسلاید 104: 350oC25oC0oC-100oC

اسلاید 105: 350oC25oC0oC-100oC

اسلاید 106: 350oC25oC0oC-100oCLast ice melting temperature Tm(ice)

اسلاید 107: The next slides show more complex aqueous inclusions with daughter minerals, liquid carbon dioxide and liquid hydrocarbons (oil)

اسلاید 108: Multiphase inclusion with daughter and/or captive mineralsChalcopyritehalite

اسلاید 109: The halite daughter mineral indicates high salinities (above 26 wt.%) which may be estimated from the solution temperature of halite.The chalcopyrite crystal here is either a captive or true daughter phase. But such opaque minerals are reluctant to dissolve even if they are true daughters

اسلاید 110: CO2-rich aqueous inclusionCO2 vapourCO2 Liquid

اسلاید 111: Liquid CO2 will only be seen in the inclusion below the critical point of CO2 (31oC). On cooling the CO2 will react with water to form clathrates (ice like compounds).On more rapid cooling solid CO2 will form. If pure, melting will occur at the triple point of CO2 (-56.6oC). If other volatiles, e.g. nitrogen or methane, are present the melting temperature will be lowered

اسلاید 112: Oil-water inclusionVapourOil

اسلاید 113: Liquid petroleum may be identified as an immiscible phase within an inclusion, by its brownish colour or UV fluorescence (as shown in the next slide)

اسلاید 114:

اسلاید 115: UV-fluorescence

اسلاید 116: The next slides illustrate the use of heating and freezing data for simple two phase aqueous inclusions.Heating and freezing data (Th, Tfm, Tmice) are interpreted in terms of the simple H2O and NaCl-H2O systems

اسلاید 117: Principle of fluid inclusion geothermometry PVT diagram for pure water Pressure KBarTemp oC1.00.5050150350Isochore (g/cc)L=V curveCritical pointLiquid0.950.800.60Vapour

اسلاید 118: Consider an inclusion trapped at a given temperature and pressure (Tt, Pt)Pressure KBarTemp oC1.00.5050150350TtPtIsochore (g/cc)L=V curveCritical pointLiquidVapour0.950.800.60

اسلاید 119: On cooling, the inclusion follows an isochoric PT path until it meets the L=V curvePressure KBarTemp oC1.00.5050150350TtPtIsochore (g/cc)L=V curveCritical pointLiquidVapour0.950.800.60

اسلاید 120: Beyond this point the inclusion cools along the L=V curve and a vapour bubble nucleatesPressure KBarTemp oC1.00.5050150350TtPtIsochore (g/cc)L=V curveCritical pointLiquidVapour0.950.800.60

اسلاید 121: Continued cooling results in further shrinkage of liquid and growth of the vapour bubblePressure KBarTemp oC1.00.5050150350TtPtIsochore (g/cc)L=V curveCritical pointLiquidVapour0.950.800.60

اسلاید 122: On heating along the V/L curve, the liquid expands and the bubble shrinksPressure KBarTemp oC1.00.5050150350TtPtIsochore (g/cc)L=V curveCritical pointLiquidVapour0.950.800.60

اسلاید 123: Until the bubble disappears at the homogenisation temperature (Th) Pressure KBarTemp oC1.00.5050150350ThTtPtIsochore (g/cc)L=V curveCritical pointLiquidVapour0.950.800.60

اسلاید 124: The point Th uniquely defines the isochore along which the inclusions originally cooledPressure KBarTemp oC1.00.5050150350ThTtPtIsochore (g/cc)L=V curveCritical pointLiquidVapour0.950.800.60Isochore

اسلاید 125: With continued heating the inclusion follows the original isochorePressure KBarTemp oC1.00.5050150350ThTtPtIsochore (g/cc)L=V curveCritical pointLiquidVapour0.950.800.60

اسلاید 126: If Pt is known, or estimated, the trapping temperature (Tt) can be determinedPressure KBarTemp oC1.00.5050150350ThTtPtIsochore (g/cc)L=V curveCritical pointLiquidVapour0.950.800.60

اسلاید 127: The difference between Th and Tt is known as the Pressure CorrectionPressure KBarTemp oC1.00.5050150350ThTtPtIsochore (g/cc)L=V curveCritical pointLiquidVapour0.950.800.60

اسلاید 128: The bubble reappears on cooling and Th can be re-determined Pressure KBarTemp oC1.00.5050150350ThTtPtIsochore (g/cc)L=V curveCritical pointLiquidVapour0.950.800.60

اسلاید 129: 0.1oC-20.8oCIce + NaCl.2H2O + VIce + L+ VL + VNaCl +L+VNaCl.2H2O+L+ VWeight % NaClTemperature oC-50 25-25 0 30 20 10 0Phase diagram for NaCl-H2O showing stability fields for halite, hydrohalite, liquid and vapour

اسلاید 130: 0.1oC-20.8oCIce + NaCl.2H2O + VIce + L+ VL + VNaCl +L+VNaCl.2H2O+L+ VWeight % NaClTemperature oC-50 25-25 0 30 20 10 0An inclusion with 10 wt.% solution cooled below 0oC does not form ice because of metastability

اسلاید 131: 0.1oC-20.8oCIce + NaCl.2H2O + VIce + L+ VL + VNaCl +L+VNaCl.2H2O+L+ VWeight % NaClTemperature oC-50 25-25 0 30 20 10 0Rapid cooling below the eutectic temperature (Te) is usually needed before the inclusion freezes

اسلاید 132: 0.1oC-20.8oCIce + NaCl.2H2O + VIce + L+ VL + VNaCl +L+VNaCl.2H2O+L+ VTfmWeight % NaClTemperature oC-50 25-25 0 30 20 10 0On heating first melting (Tfm) occurs at -20.8 (Te), evident by “unlocking” of the vapour bubble

اسلاید 133: 0.1oC-20.8oCIce + NaCl.2H2O + VIce + L+ VL + VNaCl +L+VNaCl.2H2O+L+ VTfmWeight % NaClTemperature oC-50 25-25 0Tm(ice) 30 20 10 0Continued heating results in the melting of the last ice crystal (Tm_ice) at -6oC

اسلاید 134: 0.1oC-20.8oCIce + NaCl.2H2O + VIce + L+ VL + VNaCl +L+VNaCl.2H2O+L+ VTfmWeight % NaClTemperature oC-50 25-25 0Tm(ice) 30 20 10 0Continued heating results in the melting of the last ice crystal (Tm_ice) at -6oC

اسلاید 135: Principle of fluid inclusion geothermometry based on PVT diagram for pure water Pressure KBarTemp oC1.00.5050150350ThTtPtIsochore (g/cc)L=V curveCritical pointLiquidVapour0.950.800.60

اسلاید 136: نمودار دما – چگالی برای آب خالص نشان دهنده حالت‌های اصلی همگن شدن در میان بار‌های با چگالی کل زیاد، متوسط و پایین که در دمای یکسان ولی در فشار‌های متفاوت به دام افتاده‌اند (TT دمای به دام افتادن،TH دمای همگن شدن، c.p. نقطه بحرانی ).

اسلاید 137: کاهش نقطه انجماد آب خالص در اثر تغییرات مقدار درصد نمک در محلول برای CaCl2, KCl, NaCl و MgCl2. (برای نمونه های دو فازی)

اسلاید 138: منحنی‌های انحلال برای NaCl و KCl در محلول‌های آبگین (برای نمونه های دارای فاز جامد)

اسلاید 139: طرحی کلی برای نمایش روندهای ایجاد شده در اثر عملکرد فرایند‌های مختلف بر روی یک سیال آبگین یا میان بار سیال با ترکیب (A) به واسطه دما و شوری. شرح روندهای نشان داده شده در شکل به صورت زیر می‌باشد: 1 اختلاط با سیالات سردتر و با شوری کمتر 4 سرد شدن ساده2’/2’’ اختلاط هم دما با سیالات با شوری متفاوت 5 نشت میان بارها در طول گرم کردن 3 جوشش همراه با اندکی سر شدن 6 دم بریدگی میان بارها

اسلاید 140: نمودار دما- شوری نشان دهنده چگالی (gr cm-3) محلول های H2O-NaCl اشباع از بخار

اسلاید 141: خلاصه ای از محدوده های دمای همگن شدن در مقابل شوری برای برخی از انواع مختلف کانسارها

اسلاید 142: محدوده های دمای همگن شدن – شوری برای برخی از کانسار ها و مقایسه دامنه پایداری کمپلکس های کلریدی و سولفیدی با توجه به دما

اسلاید 143: تعیین منشاء سیال کانسارساز با استفاده از شوری نسبت به دمای یکنواختی (کسلر، 2005).

اسلاید 144: ویژگی‌های عمومی سیالات درگیر مربوط به کانسارهای گرمابی

اسلاید 145: نمودار هیستوگرام درجه حرارت همگن شدگی میانبارهای سیال نسبت به فراوانی آنها در اندیس مس شجاع آباد نطنز