Kvantifikace minerálního složení hornin pomocí Ramanovy spektroskopie

Zuzana Pěgřimočová

Diplomová práce

The quantification of mineral composition of rocks by Raman spectroscopy

Anotace:

Tato diplomová práce byla zaměřena na využití Ramanovy spektroskopie v kombinaci s chemometrickými metodami pro stanovení obsahu albitu, chloritu, muskovitu a křemene ve vybraných vzorcích sedimentárních hornin (v jílovcích a jílových břidlicích). Pro tvorbu chemometrických kalibračních modelů byla zvolena regrese částečných nejmenších čtverců. Ramanská spektra byla získána měřením za použití tří laserů (o vlnových délkách 532 nm, 633 nm a 780 nm) a dvou disperzních mřížek (z nichž každá poskytovala jiné spektrální rozlišení). Algoritmus regrese částečných nejmenších čtverců nebyl schopen najít korelaci mezi spektrální informací a obsahem albitu. Stejně tak nebyl schopen najít korelaci mezi spektrální informací získanou pomocí mřížky s nižším spektrálním rozlišením a obsahy všech studovaných minerálů. Všechny ostatní kalibrační modely byly použity pro predikci obsahu chloritu, muskovitu a křemene. Hodnoty relativních chyb pro stanovení obsahu minerálů se pohybovaly v rozsahu od 0,5 % do 62,2 %.

Abstract:

This diploma thesis was focused on the use of Raman spectroscopy in combination with chemometric methods to determine the content of albite, chlorite, muscovite and quartz in selected samples of sedimentary rocks (in claystones and clay slates). Partial least squares regression was chosen for the creation of chemometric calibration models. Raman spectra were obtained by measurements using three lasers (at wavelengths of 532 nm, 633 nm, and 780 nm) and two gratings (each providing a different spectral resolution). The partial least squares regression algorithm was unable to find a correlation between the spectral information and albite content nor between spectral information obtained using a full-range grating (grating with a lower spectral resolution) and the contents of all studied minerals. Other calibration models were used to predict chlorite, muscovite and quartz contents. The values of relative errors for determining the mineral content ranged from 0,5 % to 62,2 %.

Klíčová slova

Ramanova spektroskopie, kvantitativní analýza, chemometrie, regrese částečných nejmenších čtverců, jílové břidlice, jílovce

Keywords

Raman spectroscopy, quantitative analysis, chemometrics, partial least squares regression, clay slates, claystones

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 28. 4. 2023

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 29. 5. 2023
• Vedoucí: Michal Ritz
• Oponent: Lenka Vaculíková

VŠB – Technická univerzita Ostrava

Fakulta materiálově-technologická

Magisterský studijní program / obor:
Chemické a environmentální inženýrství / Metody analýzy pro chemické a environmentální inženýrství