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中美稀土博弈：稀土開采與LIBS技術
1引言
近日，中國對七類中重稀土相關物項實施出口管制，引發了美國相關行業的恐慌。
中國作為全球最大的稀土生產國和出口國，不僅擁有全球大部分稀土礦產量，更關鍵的是掌控著供應鏈中的核心加工環節，包括精煉、冶煉及制成可用部件等工藝，其全球市場份額高達80%至90%。在美國總統特朗普于4月2日宣布對中國商品征收“對等關稅”兩天后，中國隨即宣布對七類中重稀土相關物項實施出口管制，其中至少有四種——釓、鋱、釔、鏑，被廣泛應用于美軍F-35隱身戰斗機等先進戰機的各類子系統和零部件。面對中方稀土出口管制帶來的巨大壓力，美方探索深海稀土不僅面臨法律風險，還遭遇技術挑戰。
讓美方不惜付出代價的稀土是什么？針對稀土礦中的這些元素，又該如何實現高效檢測？
2什么是稀土？
稀土在工農業和軍工等領域應用廣泛，是重要的戰略儲備資源。稀土被譽為“工業維生素”，擁有優異的磁、光、電、催化等物理和化學特征，在現代科技和工業中扮演關鍵角色，應用領域包括高科技電子設備、清潔能源技術、軍事與國防、工業制造等。
高科技電子設備：如智能手機、電腦、顯示屏、光纖通信等。
清潔能源技術：風力渦輪機的永磁體、電動汽 車的電池和電機、太陽能板等。
軍事與國防：導彈制導系統、雷達、隱形戰機（如F-35）、激光武器和衛星技術。
工業制造：石油精煉催化劑、高強度合金（用于航空發動機）、玻璃拋光等。
3如何測定稀土元素
目前針對深海稀土資源的調查和探測技術研究十分薄弱，缺乏完備的能夠實時探測深海沉積物中稀土元素的技術手段，無法從深海沉積物中準確探測到稀土元素。
激光誘導擊穿光譜（LIBS）技術是一種可以實現快速原位分析的原子發射光譜技術，它具有快速、原位、非接觸等優點，已被廣泛應用于工農業生產、環保監測、生物醫藥、太空探測、食品安全等領域。LIBS技術也已被用于實時檢測礦物中各種元素的含量和分布，十分適用于稀土元素探測。
LIBS 探測系統結構示意圖
萊森光學LIBS激光誘導光譜儀系列
將富稀土泥中REY通過酸溶液浸出后，利用LIBS對浸出液中的離子態稀土元素（REY）進行探測。LIBS是一種很有前途的探測深海沉積物中REY的方法，這種技術具有同時探測多類REY且探測周期短等優勢。利用LIBS結合多變量回歸分析可以對深海沉積物中的REY進行檢測。
樣品浸出液具有重要 REY 發射線的 LIBS 光譜
本工作中用于REY分析的譜線
對浸出液樣品的偏最小二乘法回歸
4 LIBS引領深海稀土開發
稀土作為現代工業與國防的核心戰略資源，其供應鏈的穩定直接關乎國家競爭力。萊森光學LIBS（激光誘導擊穿光譜）技術憑借其快速、原位、非接觸的檢測特性脫穎而出。該技術同步分析多類稀土元素的含量與分布，大幅縮短探測周期。結合多變量回歸算法，更可精準量化稀土濃度，為深海資源開發提供了高效、低成本的解決方案。
5萊森光學LIBS案例分享
燒結礦元素分析
根據譜圖中的特征峰值進行元素定性分析，可知樣品中含有鐵、碳、硫、磷、硅、鎂、鋁等元素。
序號 | 元素 | 特征峰值（nm） |
鐵（Fe） | 302.29nm、249.247nm、253.954nm、260.739nm、274.862nm、382.646nm、493.883nm、549.383nm、526.221nm | |
碳（C） | 251.269nm、274.862nm、427.176nm、477.32nm | |
硫（S） | 233.45nm、249.247nm、469.434nm、393.315nm、400.547nm、481.721nm、384.056nm、550.697nm、481.875nm、502.269nm | |
鎂（Mg） | 383.439nm、384.056nm、517.117nm | |
鋁（Al） | 217.087nm、263.178nm、358.566nm、462.272nm、559.458nm | |
硅（Si） | 243.48nm、263.178nm、385.99nm | |
磷（P） | 253.82nm、422.625nm、514.867nm、526.221nm | |
鋅（Zn） | 無 |
催化劑元素分析
根據顆粒物的特征激發譜線圖中的特征峰值進行元素定性分析，樣品中存在Fe,Ca,Si,Al元素的。
序號 | 元素 | 特征峰值（nm） |
1 | Fe（鐵） | 238.167,274.994,275.431,373.519,373.775,374.97 375.907,376.162,404.56,407.159 |
2 | Ca（鈣） | 239.898,373.519 |
3 | Si（硅） | 243.5,251.658,252.556,263.093,390.145 |
4 | Al（鋁） | 256.858,257.572,265.221,281.705,305.871,306.794 309.305,394.463,396.199 |
5 | Ti（鈦） | 334.919 |
6 | Cr（鉻） | 394.463 |
7 | O（氧） | 777.548 |
