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中美稀土博弈：稀土开采与LIBS技术
1引言
近日，中国对七类中重稀土相关物项实施出口管制，引发了美国相关行业的恐慌。
中国作为全球最大的稀土生产国和出口国，不仅拥有全球大部分稀土矿产量，更关键的是掌控着供应链中的核心加工环节，包括精炼、冶炼及制成可用部件等工艺，其全球市场份额高达80%至90%。在美国总统特朗普于4月2日宣布对中国商品征收“对等关税”两天后，中国随即宣布对七类中重稀土相关物项实施出口管制，其中至少有四种——钆、铽、钇、镝，被广泛应用于美军F-35隐身战斗机等先进战机的各类子系统和零部件。面对中方稀土出口管制带来的巨大压力，美方探索深海稀土不仅面临法律风险，还遭遇技术挑战。
让美方不惜付出代价的稀土是什么？针对稀土矿中的这些元素，又该如何实现高效检测？
2什么是稀土？
稀土在工农业和军工等领域应用广泛，是重要的战略储备资源。稀土被誉为“工业维生素”，拥有优异的磁、光、电、催化等物理和化学特征，在现代科技和工业中扮演关键角色，应用领域包括高科技电子设备、清洁能源技术、军事与国防、工业制造等。
高科技电子设备：如智能手机、电脑、显示屏、光纤通信等。
清洁能源技术：风力涡轮机的永磁体、电动汽 车的电池和电机、太阳能板等。
军事与国防：导弹制导系统、雷达、隐形战机（如F-35）、激光武器和卫星技术。
工业制造：石油精炼催化剂、高强度合金（用于航空发动机）、玻璃抛光等。
3如何测定稀土元素
目前针对深海稀土资源的调查和探测技术研究十分薄弱，缺乏完备的能够实时探测深海沉积物中稀土元素的技术手段，无法从深海沉积物中准确探测到稀土元素。
激光诱导击穿光谱（LIBS）技术是一种可以实现快速原位分析的原子发射光谱技术，它具有快速、原位、非接触等优点，已被广泛应用于工农业生产、环保监测、生物医药、太空探测、食品安全等领域。LIBS技术也已被用于实时检测矿物中各种元素的含量和分布，十分适用于稀土元素探测。
LIBS 探测系统结构示意图
莱森光学LIBS激光诱导光谱仪系列
将富稀土泥中REY通过酸溶液浸出后，利用LIBS对浸出液中的离子态稀土元素（REY）进行探测。LIBS是一种很有前途的探测深海沉积物中REY的方法，这种技术具有同时探测多类REY且探测周期短等优势。利用LIBS结合多变量回归分析可以对深海沉积物中的REY进行检测。
样品浸出液具有重要 REY 发射线的 LIBS 光谱
本工作中用于REY分析的谱线
对浸出液样品的偏最小二乘法回归
4 LIBS引领深海稀土开发
稀土作为现代工业与国防的核心战略资源，其供应链的稳定直接关乎国家竞争力。莱森光学LIBS（激光诱导击穿光谱）技术凭借其快速、原位、非接触的检测特性脱颖而出。该技术同步分析多类稀土元素的含量与分布，大幅缩短探测周期。结合多变量回归算法，更可精准量化稀土浓度，为深海资源开发提供了高效、低成本的解决方案。
5莱森光学LIBS案例分享
烧结矿元素分析
根据谱图中的特征峰值进行元素定性分析，可知样品中含有铁、碳、硫、磷、硅、镁、铝等元素。
序号 | 元素 | 特征峰值（nm） |
铁（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 | |
镁（Mg） | 383.439nm、384.056nm、517.117nm | |
铝（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 | |
锌（Zn） | 无 |
催化剂元素分析
根据颗粒物的特征激发谱线图中的特征峰值进行元素定性分析，样品中存在Fe,Ca,Si,Al元素的。
序号 | 元素 | 特征峰值（nm） |
1 | Fe（铁） | 238.167,274.994,275.431,373.519,373.775,374.97 375.907,376.162,404.56,407.159 |
2 | Ca（钙） | 239.898,373.519 |
3 | Si（硅） | 243.5,251.658,252.556,263.093,390.145 |
4 | Al（铝） | 256.858,257.572,265.221,281.705,305.871,306.794 309.305,394.463,396.199 |
5 | Ti（钛） | 334.919 |
6 | Cr（铬） | 394.463 |
7 | O（氧） | 777.548 |
