物质的某些分子振动模式。拉曼光谱仪是一种分析化学仪器,可以用于分析物质的组成和结构。在拉曼光谱中,600多的峰可以代表物质的某些分子振动模式,具体的峰位位置和形状取决于物质的化学成分和结构。
1、颜色特征。天然红翡的颜色色调灰暗,红色不鲜艳,与周围色调呈突变关系,染红翡翠颜色鲜艳,颜色分布均匀,不带灰色调。
2、结构特征。染红翡翠选择的材料往往没有裂隙或者愈合裂隙,染红翡翠的红色染料通过毛细空隙渗入翡翠,充填在晶粒的间隙中,形成类似丝瓜瓤的立体网格,称之为丝瓜瓤结构。天然红翡由于小裂隙多、裂隙中充填的次生矿物多,形成的是典型的树枝状、脉状结构。
3、红外光谱特征。天然红翡具有典型的3695cm-1吸收峰。染红翡翠需要在较高温下恒温一段时间,会导致翡翠中的部分吸附水、含水次生矿物发生脱水作用,缺乏3695cm-1吸收峰。
4、拉曼光谱特征。翡翠主要由辉石类矿物组成,并不包含有机物的键结,在有机物键结区域无特征峰,仅有红翡特有的拉曼峰。染色红翡在1100cm^(-1)~1700cm^(-1)有机键结区域有很多拉曼的特征峰,据此判断这些有机键结为人为添加的染色剂。
在岩浆成因锆石中ZrO2
含量及ZrO2/HfO2
的值从晶体核部至边缘呈降低趋势,而HfO2、UO2
+ThO2
含量升高,拉曼光谱吸收峰强度呈减弱特征,变质成因锆石恰与岩浆锆石相反。
爱迪生珍珠其实是运用高科技研发、生态养殖出的品质卓越的淡水珍珠,填补了大颗粒正圆珍珠在中国稀有的空白。爱迪生珍珠因为采用了珠核植入,所以正圆率远比普通淡水无核珍珠更高。
爱迪生珍珠的养殖需要7-8年的时间,珍珠颗粒非常大,直径都在11毫米以上,而且质量等级很高,正圆率也很高,具有常规淡水珍珠及海水珍珠的所有色系,同时还具有深紫、紫罗兰、古铜等特别金属晕彩的颜色品种。
星眸流彩的珍珠熠熠生辉,散发着迷人的光芒,更显典雅独特。爱迪生珍珠产于中国淡水珍珠之乡——浙江诸暨。并且全球95%的淡水珍珠都产自于此。
扩展资料
珍珠日常保养
1、要单独存放珍珠首饰:珍珠的莫氏硬度只有3,把珍珠与其他首饰放在一起保存无疑会让其他首饰刮花珍珠的表面,所以珍珠首饰最好能用绒盒单独存放。
2、要让珍珠呼吸到空气:珍珠需要呼吸空气,所以就算我们将其放在保险箱保存,每个季度也要拿出来佩戴一次,让其呼吸一下新鲜空气,不然珍珠就会在保险箱里变成黄面婆了。
3、要在化妆后再佩戴珍珠首饰:任何的护肤品、香水及化妆品,都会对珍珠这种有机宝石产生侵蚀的作用,所以建议女士们在化妆后再佩戴珍珠首饰,以防止珍珠表层受到化学物质的破坏,令其失去光泽。
分析物质性质
通过对拉曼光谱的分析可以知道物质的振动转动能级情况,从而可以鉴别物质,分析物质的性质。
天然鸡血石和仿造鸡血石的拉曼光谱有本质的区别:前者主要是地开石和辰砂的拉曼光谱,后者主要是有机物的拉曼光谱,利用拉曼光谱可以区别二者。
天然鸡血石“地”的主要成分为地开石,天然鸡血石样品“血”既有辰砂又有地开石,实际上是辰砂与地开石的集合体。仿造鸡血石“地”的主要成分是聚苯乙烯-丙烯腈,“血”与一种名为PermanentBordo的红色有机染料的拉曼光谱基本吻合。
鉴别毒品
常见毒品均有相当丰富的拉曼特征位移峰,且每个峰的信噪比较高,表明用拉曼光谱法对毒品进行成分分析方法可行,得到的谱图质量较高。由于激光拉曼光谱具有微区分析功能,即使毒品和其它白色粉末状物质混和在一起,也可以通过显微分析技术对其进行识别,得到毒品和其它白色粉末分别的拉曼光谱图。
利用拉曼光谱可以监测物质的制备:担载型硫化钼、硫化钨催化剂是由相应的担载型金属氧化物在H2和H2S气氛下程序升温制得的,在工业上主要用作加氢精制催化剂。在这样的工业条件下,二维表面金属氧化物转变为二维或三维金属硫化物。与负载金属氧化物相比,负载金属硫化物的拉曼光谱研究相对较少,这是由于黑色的硫化物相对可见光的吸收较强,导致信号较弱。然而拉曼光谱能较易检测到小的金属硫化物微晶。
在380和450cm-1处出现两个归属为晶相和的谱峰,而担载型晶相硫化钼的谱峰比晶相硫化钼的谱峰宽得多。钴助剂的加入导致硫化钼的谱峰发生位移,强度减弱,这是由于相以及黑色的相的形成造成的。
监测水果表面残留农药
不同种类的水果表面滴加植保博士后得到的拉曼谱
在处理好的水果表面撕取一小片果皮,在水果表面分别滴上一滴不同的农药,农药就会浸润到果皮上。用吸水纸擦拭果皮上的农药液体,然后把残留有农药的果皮压入铝片的小槽中,保证使残留农药的果皮表面呈现在铝片小槽的外面,然后把压出来的汁液用吸水纸擦拭干净。
不同种类的水果表面滴加植保博士后得到的拉曼谱。很明显,除了水果原本的拉曼峰外,植保博士的特征峰为993cm-1、1348cm-1、1591cm-1都出现了由于实验中模拟农药喷洒的方式比实际喷洒时的农药量少得多,尽管如此,农药的残留仍然清晰地显示出来,这表明这一方法是灵敏而适用的。定量地分析农药残留可以从农药特征谱线和水果特征谱线的相对强度比获得。
为了解决有色宝石学中不断出现的新问题,波谱分析、微束等现代测试技术得以引入及应用。表1-5-1列出了电磁波谱在宝石学中的应用,各种不同的电磁波与物质相互作用产生各种谱学信息,这类仪器大多称为分光光度计(光谱仪)。
表1-5-1 电磁波谱在宝石现代测试中的应用
微束是指用电子束、离子束、激光束、质子束或其他粒子束来激发样品的微区,微束分析中,微束激发源(即入射光束)与样品作用产生各种信息,产生的信息主要有:特征X射线、连续X射线、二次电子、二次离子、背散射电子、俄歇电子、透射电子、吸收电子、阴极荧光等。将这些信息收集、分析处理、放大、转换成各种图像、图谱或强度数字,可进行成分、形貌和结构的直接观察和测定。
在有色宝石学研究中采用的微束和谱学现代测试技术方法主要有紫外—可见光分光光度计、红外光谱仪、X射线粉晶衍射仪、X射线荧光光谱分析仪、电子探针、扫描电镜、拉曼光谱和阴极发光等。
一、傅立叶变换红外光谱仪
1基本原理
宝石在红外光的照射下,引起晶格(分子)、络阴离子团和配位基的振动能级发生跃迁并吸收相应的红外光而产生的光谱称为红外光谱(Infrared Spectra)。测量和记录红外吸收光谱的仪器称为红外分光光度计(或红外光谱仪)。它利用物质对红外光的选择性吸收,定性或定量分析有色宝石的组成或结构。
红外光谱是波长约为078~1000μm的电磁波,通常将整个红外光区分为以下3个部分:
1)远红外光区:波长为25~1000μm,波数为400~10cm-1。一般宝石分析不在此区范围内进行。
2)中红外光区:波长为25~25μm,波数为4000~400cm-1。该区的吸收带主要为基频吸收带,可分为两个区域,即基团频率区和指纹区。基团频率区(又称官能团区或特征频率区)分布在4000~1500cm-1区域内,出现的基团特征频率较稳定,可利用该区红外吸收特征峰鉴别宝石中可能存在的官能团。指纹区分布在1500~400cm-1区域,可以通过该区域的图谱来识别特定的分子结构。
3)近红外光区:波长为078~25μm,波数为12820~4000cm-1,该区的光谱可用于研究稀土和其他过渡金属离子的化合物,以及水、含氢原子团化合物的分析、检测O-H、N-H、C-H伸缩振动,可用于检测宝石充填的胶、蜡或有机染料。
2仪器组成
在宝石测试和研究中,主要采用傅立叶变换红外光谱仪。如图1-5-1所示,在傅立叶变换红外光谱仪中,首先是把光源发出的光经迈克尔逊干涉仪变成干涉光,再让干涉光照射样品。经检测器(探测器—放大器—滤波器)获得干涉图,由计算机将干涉图进行傅立叶变换得到光谱。其特点是:扫描速度快,适合仪器联用;不需要分光,信号强,灵敏度高。
图1-5-1 傅立叶变换红外光谱仪工作原理示意
3测试方法
1)透射法:透射法包括粉末透射法、直接透射法两种。粉末透射法为有损检测方法,适用于宝石矿物原料,需按要求将样品粉末与溴化钾以1∶100~1∶200的比例混合,压制成一定直径或厚度的透明片,然后进行测定。直接透射法是将宝石直接置于样品台上进行测试。
2)反射法:红外反射光谱(镜、漫反射)在宝石鉴定与研究中具有重要意义。要求待测宝石样品至少有一个抛光良好的光面。对于半透明—不透明的玉石材料,如翡翠、软玉和绿松石,漫反射附件装置可提供令人满意的光谱。
4应用
红外光谱一般以波数(cm-1)作横坐标,以透过率或吸收率为纵坐标。根据红外光谱的谱带数目、位置、形状及强度等进行分析。主要用途有:
①确定宝石品种;②宝石中的羟基、水分子的检测;③划分钻石类型;④鉴别人工充填处理宝石,如翡翠A货和B货的区别。
二、紫外—可见分光光度计
紫外—可见吸收光谱是在电磁辐射作用下,由宝石中原子、离子或分子的价电子和分子轨道上的电子在电子能级间的跃迁而产生的一种分子吸收光谱。具不同晶体结构的各种有色宝石,其内所含的致色杂质离子对不同波长的入射光具有不同程度的选择性吸收,根据样品吸收波长(波长范围)及吸收程度,对样品中组成成分进行定性或定量分析。按所吸收光的波长区域不同,分为紫外分光光度法和可见分光光度法,合称为紫外—可见分光光度法。
1结构和工作原理
紫外—可见分光光度计类型很多,其工作原理见图1-5-2,宝石测试中常用的分光光度计如图1-5-3所示。光由单色器分光后经反射镜分解为强度相等的两束光,一束通过参比池,一束通过样品池。光度计能自动比较两束光的强度,此比值即为试样的透射比,经对数变换将它转换成吸光度并作为波长的函数记录下来。双光束分光光度计一般都能自动记录吸收光谱曲线。由于两束光同时分别通过参比池和样品池,还能自动消除光源强度变化所引起的误差。
图1-5-2 紫外可见光分光光度计原理框图
图1-5-3 紫外可见光分光光度计
2测试方法
用于宝石的测试方法可分为两类,即直接透射法和反射法。直接透射法是将宝石样品的光面或戒面直接置于样品台上,获取宝石的紫外可见吸收光谱,属无损测试方法,但从中获得的有关宝石的信息十分有限;反射法是利用紫外—可见分光光度计的反射附件(如镜反射和积分球装置),有助于解决直接透射法在测试过程中遇到的问题。
3宝石学应用
1)检测人工优化处理宝石。
2)区分某些天然与合成宝石。
3)探讨宝石呈色机理。
三、X射线荧光光谱仪(X-Ray Fluorescence Spectrometry,XRF)
X射线是一种波长在0001~10nm之间的电磁波。对已镶和未镶的宝石成品、原石、珠串以及宝石材料的粉末等,均可用X射线来进行检测。X射线荧光光谱分析与电子探针分析相似,但不同的是前者激发源使用X射线,后者使用电子束。
1原理
X射线荧光的波长λ与元素的原子序数Z有关,随着元素的原子序数的增加,特征X射线有规律地向短波长方向移动。各种不同的元素都有本身的特征X射线荧光波长,只要测出荧光X射线的波长,就可知道元素的种类,这是荧光X射线定性分析的基础,荧光X射线的强度与相应元素的含量有一定的关系,这就是用X射线荧光光谱仪进行定量分析的依据。
2仪器类型
(1)波长色散光谱仪
通过分光晶体对不同波长的X射线荧光进行衍射而达到分光的目的,然后用探测器探测不同波长处的X射线荧光强度。仪器由X射线发生器、晶体分光器、准直器、检测器、多道脉冲分析器、计算机等组成。
(2)能量色散X射线荧光光谱仪(EDXRF)
利用荧光X射线具有不同能量的特点,将其分开并检测,依靠半导体探测器来完成。仪器由X射线发生器、检测器、放大器、多道脉冲分析器、计算机组成。
X射线荧光能谱仪(EDXRF)对X射线的总检测效率比波谱高,在宝石学中应用最广泛。可同时测定样品中几乎所有的元素,分析速度快;缺点是能量分辨率差,探测器必须在低温下保存,对轻元素检测有困难。
3样品制备及测试适用性
样品要求表面抛光。X射线荧光光谱仪的适用性如下:①分析快速、准确、无损,适用于各种宝石;②分析的元素范围广,从4Be至92U均可检测;③荧光X射线谱线简单,相互干扰少,样品不必分离,分析方法比较简便;④分析浓度范围较宽,从常量到微量均可检测,重元素检测限可达10-6量级,轻元素稍差。
4应用
1)贵金属首饰成色检测。
2)鉴定宝石种属及亚种。
3)区分某些天然宝石和合成宝石。
4)鉴别某些人工优化处理的宝石。
5)判断宝石产地。
图1-5-4 新疆珊瑚化石的粉晶X射线衍射图C—方解石;D—白云石
四、X射线粉末衍射(X-ray Diffraction,XRD)
用于测定晶体结构的X射线,波长为0055~025nm,这个波长范围与晶体点阵面的间距大致相当。多晶衍射仪法是利用计数管和一套计数放大测量系统,把接收到的衍射光转换成一个大小与衍射光强成正比的讯号记录下来。多晶衍射所得的基本数据是“d-I”值(衍射面间距和衍射强度),每一种晶体因结构不同,会有不同的衍射样式和衍射强度,都有一套特征的“d-I”数据,图1-5-4所示为新疆吐鲁番珊瑚化石的X射线衍射分析结果,横坐标衍射角为2θ,对应衍射角θ可求d值,纵坐标表示强度I。根据特征的“d-I”数据可以查手册或X射线衍射数据库,得到其物相主要为方解石,还有少量的文石。
X射线粉末衍射法可以不破坏样品,如翡翠,软玉、石英岩玉等做的戒面、耳环和小的挂件等都可用X射线衍射进行物相鉴定。对于大的玉雕或宝石则只能破坏样品,从原石碎块或雕件底部刮下极少量的样品,碾成粉末,然后进行快速的分析以鉴别晶质材料。
五、电子探针(Electron Micro-probe)
电子探针主要用于定量或定性地分析宝石矿物的微区成分、近表面的宝石包裹体的成分、观察宝石表面形貌及结构特征。
1仪器组成和基本原理
电子探针一般由电子枪、电子透镜、样品室、信号检测、显示系统及真空系统等组成。电子枪用以发射具有一定能量的电子束轰击宝石样品待测微区,在样品表面产生特征X射线、二次电子、背散射电子等信息。通过测定特征X射线的波长,即可确定样品中所含元素的种类,将样品中所测得的某元素的特征X射线强度与标准样品中相同元素的特征X射线强度相比,从而得到该元素在样品中的实际含量。根据二次电子的强度还可作宝石样品的形貌分析。
2样品制备及要求
宝石样品大小一般要求直径Φ≤25mm,高度H≤10mm。用于定量分析的宝石,样品表面要磨平和抛光,样品表面应具有良好的导电性,若不导电,应在样品表面镀碳膜(金属膜)。
3分析仪器
电子探针根据收集特征X射线的仪器不同,分为波谱分析和能谱分析两种方法。能谱仪(EDS)中探测器可以接收到更多的X射线,因此检测效率较高。能谱仪的分辨率比波谱仪低,但测试速度快,仅需几分钟就可得到全谱定性分析结果,波谱仪(WDS)只能逐个测定每一元素的特征波长,一次全分析往往需要几个小时。波谱仪可以测量4Be—92U之间的所有元素,能谱仪一般只能分析原子序数在11以上的元素。
4分析方法
①点分析,用于测定样品上某个指定点的化学成分;②线分析,用于测定某种元素沿给定直线分布的情况;③面分析,用于测定某种元素的面分布情况。
5电子探针在宝石学中的应用
1)根据成分鉴定宝石的种类。
2)根据某些微量元素区分天然宝石与合成宝石。
3)根据成分变化特点区分某些优化处理的宝石。
4)研究宝石内部的包裹体成分。
5)根据背散射图像和二次电子图像分析宝石表面微形貌。
六、扫描电镜(Scanning Electronic Microscopy)
扫描电镜用细聚焦的电子束轰击样品表面,通过电子与样品相互作用产生的信息对样品表面或断口形貌进行观察和分析,也可结合能谱仪对样品化学成分进行分析。
1基本原理
电子束在试样表面扫描,与样品相互作用产生二次电子像(SE)、背散射电子像(BE),特征X射线等信号,这些信号分别被不同的接收器接收而成像。
2样品制备
样品最大直径一般不超过15mm。如果单为观察形貌像,直径稍大一些(39mm)仍可以使用,但试样必须导电。若不导电,须在表面镀上一层厚约200Å碳或150Å的金。
3SEM在宝石学上的应用
1)根据二次电子图像或背散射图像观察宝石的表面微形貌。
2)利用扫描电镜所带的能谱仪对宝石的化学成分进行测试。
七、拉曼光谱(Raman Spectrum)
不同物质的分子或不同矿物结构具有不同的拉曼光谱特征。通过分析宝石拉曼光谱的特征峰位、峰强、线型、线宽而达到鉴定识别宝石的目的。
1基本原理
激光拉曼光谱是一种激光光子与宝石分子发生非弹性碰撞后,改变了原有入射频率的一种分子联合散射光谱,通常将这种非弹性碰撞的散射光光谱称为拉曼光谱。
拉曼散射中,当散射光的频率低于入射光的频率时,分子能量损失,这种类型的散射线称为斯托克斯线;若散射光的频率高于入射光的频率,则分子能量增加,这类散射线称为反斯托克斯线。前者是分子吸收能量跃迁到较高能级,后者是分子放出能量跃迁到较低能级。
由于常温下分子通常都处在振动基态,所以拉曼散射中以斯托克斯线为主,反斯托克斯线的强度较低,一般很难观察到。斯托克斯线和反斯托克斯线统称为拉曼光谱。一般情况下,拉曼位移由宝石分子结构中的振动能级所决定,而与其辐射光源无关。
2仪器结构
激光拉曼光谱仪的主要部件有:激光光源、样品室、分光系统、光电检测器、记录仪和计算机。如图1-5-5和图1-5-6所示。激光光源通常用5145nm绿色激光。
图1-5-5 激光拉曼光谱仪结构框图
图1-5-6 激光拉曼光谱仪
3仪器特点
1)测试精度高、灵敏,测量下限可达10-9g;微区微量检测,可实现1~2μm微区测试。
2)无损检测,无需特别制样。
3)固相、气相、液相均适用,可定性-定量分析气液相成分,分析CO2、N2、CH4等挥发组分,也可测气液包体的盐度。
4)可测距离表面5mm下的宝石内部包裹体。
4宝石学中的应用
1)鉴别宝石种:可直接利用拉曼光谱对宝石进行无损鉴定,根据拉曼标准图谱进行比对,确定宝石的种属,与相似宝石区别。
2)利用拉曼光谱对宝石的包裹体进行研究,有利于区别天然宝石和合成宝石、确定宝石产地并对宝石包裹体的成因类型进行研究。拉曼光谱具有分辨率和灵敏度较高且快速无损等优点,特别适用于宝石内部1μm大小的单个流体包体及各类固相矿物包体的鉴定与研究。若在两个物相交界处,则同时产生两个物相的拉曼散射光谱。
3)利用拉曼光谱分析测试技术可以鉴别某些人工优化处理的宝石。
4)区别天然宝石和合成宝石。
八、阴极发光仪(Cathode Luminescence,CL)
阴极发光是物体在从阴极射线管发出的具有较高能量的加速电子束激发下发出可见光的现象。不同宝石由于含有不同的激活剂元素,因而产生不同的阴极发光,其光波波长和强度与该宝石的成分、结构、微量杂质等有关。
1仪器的组成和功能
仪器主要由高压发生器、真空系统、电子枪、样品室和显微镜组成。仪器各部分作用是:高压发生器产生0~16kV的负高压;真空系统,产生和维持5~200Pa的中度真空;电子枪发射电子束激发样品发光;显微镜用于观察样品发光的显微特征。
2宝石阴极发光的特征
宝石阴极发光的特征主要包括阴极发光的图案、颜色、亮度和阴极发光光谱等。阴极发光的图案主要研究宝石晶体生长的特点与过程、玉石的结构等;阴极发光的颜色主要用来区别不同的发光体,如宝石中不同的生长区、充填物、致色剂等;阴极发光的亮度区别发光中心的类型和密度;阴极发光的光谱定量地描述宝石阴极发光的颜色和亮度。
3阴极发光在宝石学中的应用
阴极发光技术是研究金刚石内部结构的重要手段之一。通过高能阴极射线激发金刚石中的杂质和晶格缺陷造成发光中心,从而产生不同的阴极发光图案。这些图案随金刚石生长扭曲、晶格缺陷和杂质的成分、分布情况等变化而变化,为区分天然金刚石与合成金刚石提供关键的证据,也可用于区分淡水珍珠和海水珍珠。阴极发光的样式可揭示淡水珍珠生长和组成的某些特点,研究表明,在阴极射线激发下,淡水养殖珍珠和处理珍珠发黄绿或绿色光,而各色海水养殖珍珠和处理珍珠不发光。市场上很多染色黑珍珠都是淡水珍珠,因此可利用阴极发光与塔希提黑珍珠区别。阴极发光特征可作为无损鉴别海水、淡水养殖珍珠以及处理养殖珍珠的主要依据之一。
1、单道检测的拉曼光谱分析技术。
2、以CCD为代表的多通道探测器的拉曼光谱分析技术。
3、采用傅立叶变换技术的FT-Raman光谱分析技术。
4、共振拉曼光谱分析技术。
5、表面增强拉曼效应分析技术。
扩展资料:
拉曼分析的是分子键极化性的变化情况。光与分子的相互作用会导致电子云形变。这种形变称作极化度变化。 分子键具有特定的能量迁跃,在此期间极化度会发生变化,从而产生拉曼活性。量子力学对拉曼散射过程的描述是:当光子与分子相互作用时,分子可能迁跃至更高能量的虚能态。
-拉曼光谱
欢迎分享,转载请注明来源:浪漫分享网
评论列表(0条)