如果你想成为一名优秀的地球科学家你需要掌握哪些专业的地球化学分析技术及对应设备
地球科学是研究地球的构成、演变和环境变化的科学,它涉及地质学、气候学、海洋学等多个领域。在这些研究中,地球化学分析技术扮演着至关重要的角色。通过对岩石、矿物、水样和土壤等自然材料进行化学分析,我们可以揭示它们在形成过程中的历史信息,从而推断出地球内部结构和外部环境变化的情况。
为了能够准确地进行这些复杂的化学分析,地球科学家们依赖于各种各样的高科技仪器。以下是一些关键的地球化学分析仪器及其简图,以及它们如何帮助我们理解我们的星球:
样品取样器
样品取样器用于从大自然中收集岩石或土壤样本。这可能包括手持式钳子、小型挖掘工具或其他专门设计用于采集特定类型样本的设备。
微波消解炉
微波消解炉利用微波能量加热溶剂,以便快速且高效地分解并提取有用的元素。这种方法特别适合处理含有难以溶出的矿物质或金属化合物的大型岩石样本。
气体离心机
气体离心机被用来将液体中的气泡分离出来,这对于某些实验非常重要,如测定水中的二氧化碳含量,因为这可以帮助我们了解全球气候系统如何工作。
原子吸收光谱仪(AAS)
AAS 是一种常见的元素分析工具,它通过测量不同金属与光之间相互作用产生的吸收强度来确定元素浓度。这个过程允许我们精确识别并计数每种不同的原子组成部分。
电位差滴定装置
电位差滴定装置是一个使用电位差作为指示剂来测量溶液pH值的小孔漏斗。在这种情况下,一个带有细长导线的小孔漏斗被用作探针,其端点与另一个电极相连。当小孔漏斗接触到试验液时,如果其电势与参考电极相同,那么该液体就是中性状态下的pH值为7.
X射线荧光光谱仪(XRF)
XRF 是一种非破坏性的测试法,用来确定材料中存在的一系列元素类型及其浓度。这项技术尤其适合于没有足够大量供进一步测试的大型岩石块或者不适合采样的地点,比如古代遗迹考古现场。
高性能流动色谱(HPLC)系统
HPLC 系统通过将混合物按照它所包含不同组分之间摩尔质量大小排列,将混合物按顺序放置在柱上,然后使用检测器观察这些组分经过柱子的时间,以此确定各个组分比例和纯度。
紫外可见光谱扫描仪(UV-Vis)
紫外可见光谱扫描仪通过检查由目标介质吸收或反射到的不同颜色的太阳辐射,可以获得关于溶液内活性成分浓度以及其它物理属性信息。
环境监测箱/温室反应釜
环保条件下进行实验非常重要,有时候需要模拟特定的温度范围或者CO2浓度水平,这就需要特殊设计了温度控制和CO2供应功能的手持式温室反应釜这样的设备。
10.ICP-MS(原子发射共振质譜儀)
ICP-MS 使用激发核磁共振现象以区别同素异形态元素,并根据其独特的引力模式决定它们在检测矩阵中的位置。此方法提供了最低限报警值(LDL)远低于任何其他方法,使得ICP-MS成为当今最灵敏最高级别多元无机试件鉴定的选择之一
11.Mass Spectrometer (质谱仪)
Mass Spectrometer 是一种可以区分单个原子的质量级别以及每种原子的丰富程度的一个工具,通常用于生物医学研究,但也经常应用于在地球表面发现新资源时追踪铀同位素痕迹
12.Gas Chromatograph-Mass Spectrometer (GC-MS)
Gas Chromatograph-Mass Spectrometer 结合了两个独立但相关技术:一方面是gas chromatography, 用于根据他们在传输管道内移动速度排序不同的挥发性化合物;另一方面则是mass spectrometry, 用来根据重量进一步识别那些未知化合物
13.Nuclear Magnetic Resonance(NMR)Spectroscopy
NMR 通过观察氢核磁共振现象以获取有关结合到特定键上的氢原子的详细信息,而不是简单只看总氢数量,所以它特别适用于复杂有机化合物结构鉴定的任务
在地球科学领域,对这些先进技术和实用的物理装置充满信任,我们才能更深入地探索我们的星球秘密,并保护未来世代享受这片蓝色星球上的美丽景致。