De fremmeste guldgravere bruger nu højenergilasere, så færre folk kan samle kemiske analyser fra et større område i jagten på det ædle metal.

Den nye metode bygger på Laser Induced Breakdown Spectroscopy, LIBS. Metoden laver real time analyser på passende afstand, så hidtil er den blevet brugt til produktionsstyring i ugæstfrie industrielle miljøer som ovne med smeltet sten på 1.200-1.500 grader. Men nu skal højenergilaseren altså ud og arbejde i den noget mildere nordnorske natur.

I princippet er LIBS meget enkelt. Først sender man en kort laserpuls på 6-8 nanosekunder og med 200 millijoule imod jorden. Det lyder ikke af ret meget, men da energien rammer et meget lille område på meget kort tid, så bliver den ekstremt koncentreret. Derfor omdanner pulsen lidt af jorden til et 30.000 grader varmt plasma på ca. en kubikmillimeter.

Når plasmaet køler af og falder sammen, udsender dets atomer en række karakteristisk spektrallinjer. De kommer fra elektroner, som springer fra højere til lavere energitilstande i atomerne.

I spektret fra 300 nanometer til 750 nanometer ligger en række af linjerne, og ud fra intensiteten af dem, kan man regne sig tilbage til type og koncentration af atomerne i plasmaet og dermed i jorden. En markant linje ved hhv. 523 og 584 nanometer svarer f.eks. til den energi, der bliver frigjort, når en elektron skifter mellem bestemte tilstande i et guldatom. De toppe er så karakteristiske, at man kan beregne koncentrationen af guld i jorden ud fra dem.

Støj og inhomogenitet

I praksis er det dog lidt mere kompliceret, for et lille plasma udsender kun meget lidt lys. Derfor må detektoren kun være åben i det rette mikrosekund for at forhindre, at al mulig anden stråling forstyrrer målingen. Når plasmaets frie elektroner binder sig til et atom under plasmaets afkøling, udsender de nemlig også stråling, og den er ikke karakteristisk og kan derfor ikke bruges til at lave kemiske analyser med. Derfor er den ren støj i målingen. Desuden skal den energirige laserstråle være helt slukket, når detektoren åbner, for genskinnet fra den er mere end detektoren kan tåle.

Et andet problem er den såkaldte "nuggeteffekt", for normalt er guld ikke jævnt fordelt i jord og klipper. Det ligger sammen med specifikke mineraler eller som rene guldkorn. Så fordi laseren kun omdanner en ekstremt lille del af jorden til et plasma, så er de enkelte analyser ikke repræsentative. Derfor skal der rigtig mange analyser til.

Arbejdsmetode kompenserer

Søren Lund Jensen er direktør i Scandinavian Highlands, hvor de har fundet en vej uden om problemet.

»Vi monterer vores LIBS og en plov på en Land Rover, og så pløjer vi os 10-15 centimeter ned, og får vores målinger fra det finkornede jordlag dér. Vi kan lave op til ti målinger i sekundet, så tilsammen bliver analyserne rimeligt repræsentative. Desuden holder vi også øje med stoffer som svovl, kobber, bismut og arsen, for de optræder typisk sammen med guldet i vores nye norske fund,« fortæller han.

»Vi har forberedt LIBS til guldeftersøgning i et par år og har et par patentansøgninger på anvendelsen af teknologien inden for mineralefterforskning i de store minelande Canada, Australien og Sydafrika samt i EU. Med LIBS'en kan vi opnå en kost-effektiv måde at analysere et stort område på,« siger Søren Lund Jensen.

Kalibrering

Et andet problem er, at de fleste data på spektrallinjerne er fundet på et stabilt plasma. LIBS-målingerne foregår derimod på plasmaet under kraftig afkøling. Derfor gør fysikeren Jens Frydenvang et stort arbejde med at kalibrere virksomhedens LIBS-prototype, så virksomheden nu kan udnytte denne hurtige og lette metode til at indsamle kemiske analyser fra et stort område.