Published March 1, 2023 | Version v1
Publication Metadata-only

LIBS assisted PCA analysis of multiple rare-earth elements (La, Ce, Nd, Sm, and Yb) in phosphorite deposits

Creators

  • 1. Abdus Salam Centre for Physics
  • 2. Quaid-i-Azam University
  • 3. King Khalid University
  • 4. Princess Nourah bint Abdulrahman University

Description

In the present study, the immediate detection of rare-earth elements (REEs) in phosphorite deposits has been reported using laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS). Numerous emission lines corresponding to the REEs such as lanthanum (La), cerium (Ce), neodymium (Nd), samarium (Sm), and ytterbium (Yb), have been detected in the emission spectra of phosphorite-induced plasma plume. For the quantitative analysis, we employed the calibration-free LIBS (CF-LIBS), and Energy Dispersive X-ray (EDX) spectroscopy techniques. The results obtained using the CF-LIBS technique show excellent agreement with that obtained by EDX. Besides principal component analysis (PCA) was employed by incorporating the LIBS spectral data of rare earth phosphorite rocks samples containing La, Ce, Nd, Sm, and Yb emission lines. The first three PCs were observed using LIBS spectral data set showing a covariance (interpretation rate) up to 76.3%. This study suggests that LIBS yields a quick and very reliable qualitative and quantitative analysis of REEs in any geological ore sample.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

في هذه الدراسة، تم الإبلاغ عن الكشف الفوري عن عناصر الأرض النادرة (REEs) في رواسب الفوسفوريت باستخدام مطياف الانهيار المستحث بالليزر (LIBS). تم اكتشاف العديد من خطوط الانبعاث المقابلة لـ REEs مثل اللانثانوم (La) والسيريوم (Ce) والنيوديميوم (Nd) والساماريوم (Sm) والإيتربيوم (Yb) في أطياف انبعاث عمود البلازما المستحث بالفوسفوريت. بالنسبة للتحليل الكمي، استخدمنا تقنيات التحليل الطيفي LIBS الخالية من المعايرة (CF - LIBS)، وتقنيات التحليل الطيفي للأشعة السينية المشتتة للطاقة (EDX). تظهر النتائج التي تم الحصول عليها باستخدام تقنية CF - LIBS توافقًا ممتازًا مع تلك التي حصلت عليها EDX. إلى جانب ذلك، تم استخدام تحليل المكونات الرئيسية (PCA) من خلال دمج البيانات الطيفية لـ LIBS لعينات صخور الفوسفوريت الأرضية النادرة التي تحتوي على خطوط انبعاث La و Ce و Nd و Sm و Yb. لوحظت أجهزة الكمبيوتر الثلاثة الأولى باستخدام مجموعة البيانات الطيفية LIBS التي تظهر تباينًا مشتركًا (معدل التفسير) يصل إلى 76.3 ٪. تشير هذه الدراسة إلى أن LIBS ينتج عنه تحليل نوعي وكمي سريع وموثوق للغاية لـ REEs في أي عينة خام جيولوجية.

Translated Description (French)

Dans la présente étude, la détection immédiate des éléments de terres rares (ETR) dans les dépôts de phosphorite a été rapportée en utilisant la spectroscopie de dégradation induite par laser (LIBS). De nombreuses raies d'émission correspondant aux ETR telles que le lanthane (La), le cérium (Ce), le néodyme (Nd), le samarium (Sm) et l'ytterbium (Yb) ont été détectées dans les spectres d'émission du panache de plasma induit par la phosphorite. Pour l'analyse quantitative, nous avons utilisé les techniques de spectroscopie LIBS sans étalonnage (CF-LIBS) et de spectroscopie à rayons X à dispersion d'énergie (EDX). Les résultats obtenus en utilisant la technique CF-LIBS montrent un excellent accord avec ceux obtenus par EDX. En outre, l'analyse en composantes principales (ACP) a été employée en incorporant les données spectrales LIBS d'échantillons de roches de phosphorite de terres rares contenant des raies d'émission La, Ce, Nd, Sm et Yb. Les trois premiers PC ont été observés à l'aide d'un ensemble de données spectrales LIBS montrant une covariance (taux d'interprétation) allant jusqu'à 76,3 %. Cette étude suggère que LIBS produit une analyse qualitative et quantitative rapide et très fiable des ETR dans tout échantillon de minerai géologique.

Translated Description (Spanish)

En el presente estudio, se ha reportado la detección inmediata de elementos de tierras raras (Ree) en depósitos de fosforita mediante espectroscopia de ruptura inducida por láser (libs). Se han detectado numerosas líneas de emisión correspondientes a los Ree, como lantano (La), cerio (Ce), neodimio (Nd), samario (Sm) e iterbio (Yb), en los espectros de emisión de la pluma de plasma inducida por fosforita. Para el análisis cuantitativo, empleamos las técnicas de libs sin calibración (CF-LIBS) y espectroscopía de rayos X dispersivos de energía (edX). Los resultados obtenidos mediante la técnica CF-LIBS muestran una excelente concordancia con los obtenidos por edX. Además, se empleó el análisis de componentes principales (PCA) mediante la incorporación de los datos espectrales libs de muestras de rocas de fosforita de tierras raras que contienen líneas de emisión de La, Ce, Nd, Sm e Yb. Los tres primeros PC se observaron utilizando el conjunto de datos espectrales libs que muestran una covarianza (tasa de interpretación) de hasta el 76,3%. Este estudio sugiere que libs produce un análisis cualitativo y cuantitativo rápido y muy fiable de los Ree en cualquier muestra de mineral geológico.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
ساعد LIBS تحليل PCA للعديد من العناصر الأرضية النادرة (La و Ce و Nd و Sm و Yb) في رواسب الفوسفوريت
Translated title (French)
Analyse PCA assistée par LIBS de plusieurs éléments de terres rares (La, Ce, Nd, Sm et Yb) dans les dépôts de phosphorite
Translated title (Spanish)
Análisis PCA asistido por libs de múltiples elementos de tierras raras (La, Ce, Nd, Sm e Yb) en depósitos de fosforita

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4321602205
DOI
10.1016/j.heliyon.2023.e13957

Is supplement to
https://openalex.org/W4232685242 (Other)
https://openalex.org/W4231117507 (Other)
https://openalex.org/W2092919974 (Other)
https://openalex.org/W2091893088 (Other)
https://openalex.org/W2080818337 (Other)
https://openalex.org/W2067890631 (Other)
https://openalex.org/W2059815243 (Other)
https://openalex.org/W2054454380 (Other)
https://openalex.org/W2038438087 (Other)
https://openalex.org/W2012420331 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1847241526
  • https://openalex.org/W1966612788
  • https://openalex.org/W1967978429
  • https://openalex.org/W1982119420
  • https://openalex.org/W1984275470
  • https://openalex.org/W1995916426
  • https://openalex.org/W1996677876
  • https://openalex.org/W1997926507
  • https://openalex.org/W2001371966
  • https://openalex.org/W2017499253
  • https://openalex.org/W2019132323
  • https://openalex.org/W2025709354
  • https://openalex.org/W2026818511
  • https://openalex.org/W2028705170
  • https://openalex.org/W2031580754
  • https://openalex.org/W2036004393
  • https://openalex.org/W2040730883
  • https://openalex.org/W2042419164
  • https://openalex.org/W2052175018
  • https://openalex.org/W2052694194
  • https://openalex.org/W2052904492
  • https://openalex.org/W2058259347
  • https://openalex.org/W2059437840
  • https://openalex.org/W2059565083
  • https://openalex.org/W2061300876
  • https://openalex.org/W2065710980
  • https://openalex.org/W2067373532
  • https://openalex.org/W2069995052
  • https://openalex.org/W2074662102
  • https://openalex.org/W2080454149
  • https://openalex.org/W2084147002
  • https://openalex.org/W2087833791
  • https://openalex.org/W2091379531
  • https://openalex.org/W2101337641
  • https://openalex.org/W2120620624
  • https://openalex.org/W2125026565
  • https://openalex.org/W2127767995
  • https://openalex.org/W2132355204
  • https://openalex.org/W2181276117
  • https://openalex.org/W2217116879
  • https://openalex.org/W2234995879
  • https://openalex.org/W2269407653
  • https://openalex.org/W2341906650
  • https://openalex.org/W2416040746
  • https://openalex.org/W2540686385
  • https://openalex.org/W2594925474
  • https://openalex.org/W2598952210
  • https://openalex.org/W2765814689
  • https://openalex.org/W2782055470
  • https://openalex.org/W2785409567
  • https://openalex.org/W2799439686
  • https://openalex.org/W2811164898
  • https://openalex.org/W2922084749
  • https://openalex.org/W2925137787
  • https://openalex.org/W2945449881
  • https://openalex.org/W2955046484
  • https://openalex.org/W2971670346
  • https://openalex.org/W2979319892
  • https://openalex.org/W2981001675
  • https://openalex.org/W3015604074
  • https://openalex.org/W3095376524
  • https://openalex.org/W3108507300
  • https://openalex.org/W3119214376
  • https://openalex.org/W3180119695
  • https://openalex.org/W4210990694
  • https://openalex.org/W4224244100
  • https://openalex.org/W4244055657
  • https://openalex.org/W4282545750
  • https://openalex.org/W4290759909
  • https://openalex.org/W4295007740
  • https://openalex.org/W784254862
  • https://openalex.org/W841638186