拉曼光谱在红宝石检测中的应用

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,拉曼光谱在红宝石检测中的应用,报告人：尹假设磊 曾维靖,邹昆迪 吴亮亮,一,.,前言,刚玉的主要成分为,-Al,2,O,3,，具有高强度和高硬度、耐高温、耐腐蚀和磨损等性能，并在诸多领域中得到广泛应用。,红宝石属刚玉宝石的一种，为,Cr,离子取代,Al,离子的晶格位置而呈红色。天然红宝石属高档宝石，优质者具有极高经济和收藏价值；,越来越多的合成红宝石以及外观与红宝石相似的宝石进入市场，混淆红宝石市场。,拉曼技术是基于光的非弹性散射，通过作用提供分子振,动的相关信息。对测试样品的组成成分和晶体结构进行,表征,不同的矿物或宝石具有不同的拉曼光谱特征,拉曼光谱还可以对测试样品进行定量分析，为一种准确、快速、无损的测试手段。,对大量天然、处理、合成红宝石，以及相似宝石的拉曼,光谱测试和分析，对红宝石的研究和鉴定提供依据,二,.,研究方法,样品：R1天然，桃红色，完整晶形，云南,R2天然，玫瑰红，云南,R3处理，玫瑰红，内部有肉眼可见裂纹，泰 国),R4合成，红色，刻面,其他红色宝石铁铝榴石和尖晶石,仪器：Renishaw Invia Reflex 显微共焦拉曼光谱仪,条件：室温及暗室条件下进行。激发光源,785nm,，输出功率,150300mW,，积分时间,10s,，光栅,1200,，光学分辨率,1cm1,，物镜,50,倍，聚焦光斑直径为,1-2um,，并采用单晶硅进行校准，光谱测试范围,4000-100cm-1,。,定量分析采用,XRF-1800,型,x-,射线荧光光谱仪,(XRF),，测试条件为高压,40kV,，电流,95mA,，扫描速度,8,min,，并采用,Rh,靶，元素分析范围,8-92U,。,三,.,结果与讨论,天然红宝石,R1,的拉曼光谱中同样具有,7,个拉曼位移，分别在,378,，,417,，,430,，,447,，,576,，,645,和,750cm-1,附近。,其中可见，拉曼位移,378,，,417,，,430,和,447cm-1,与,AlO,6,基团的弯曲振动有关，其中,417cm-1,为对称弯曲振动,(O-A1-O,bend,),引起并显示最强的光谱特征。拉曼位移,576,，,645,和,750cm-1,与,AlO,6,基团的伸缩振动有关，其中,645cm-1,由对称伸缩振动,(A1-O,stz,),引起。,这些是红宝石的特征拉曼位移，对其鉴定具有重要的意义。,另外，当入射光,E,平行于晶轴,c,时，拉曼位移,645cm-1,显示其最 强的光谱特征,(,见图,1,曲线,a),，而当入射光,E,垂直于晶轴,C,时，,645cm-1,消失，并产生两个新的拉曼位移,576749cml(,见 图,lb),。拉曼位移,576,，,645,和,749cm-1,随入射光方向的变化，强度发生明显变化的现象是红宝石具各向异性的,.,图,2,曲线,a,给出了入射光聚焦于红宝石,R,2,内部晶质包裹体的拉曼光谱,(3501200cm-1),。图,2,曲线,b,为方解石晶体的拉曼光谱。很明显，红宝石,R,2,和方解石在,710,和,1085cm-1,的拉曼位移非常吻合，可确定红宝石,R2,内部的晶质包裹体为方解石，且,710,和,1085cm-1,分别,CO32-,基团的弯曲和伸缩振动引起。因此，可以判定该红宝石为天然的，未经热处理,充填处理红宝石,图,3,曲线,a,为红宝石,R,3,在,800-2000cm-1,波段内的拉曼光谱，其中存在一强且半高宽达,500cm-1,的拉曼位移，峰值位于,1353cm-1,附近，该特征的拉曼可能会在一些玻璃体中发现，如用于仿冒红宝石的红色含铅玻璃,(,它的拉曼位移见图,3,曲线,b,，拉曼位移的峰值在,1356cm-l,附近，与红宝石,1353cm-l,的特征非常吻合,),，用于仿冒软玉的晶化玻璃，用于仿冒钻石的玻璃等，因此，红宝石,R,3,可能充填了含铅玻璃,为了进一步证实红宝石,R3,充填了含铅玻璃，对其进行定量分析,(XRF),，分析结果见表,2,。值得注意的是，在,R3,中存在着大量的,PbO,和,SiO,。成分，两者都远高于天然红宝石中的正常范围。因此，可以确定红宝石,R3,经铅玻璃的充填。,图4为红宝石R3在2300-3500cm-1波段内的拉曼光谱，可观察到两个弱而锋利的拉曼位移2331，2874cm-1，以及一个宽的拉曼位移，峰值在3285cm-1附近。类似的拉曼位移在刚玉族宝石中发现还尚属首次，在一些充填处理的翡翠、祖母绿中可以发现。拉曼位3285cm-1应与羟基的伸缩振动有关，2874cm-1应与C-H的伸缩振动有关，而2331cm-1可能与c三C基团的伸缩振动有关。很明显，红宝石R3经有机胶的充填，以掩盖裂隙，提高其透明度。,合成红宝石,在图,5,中给出了合成红宝石,R4,在,100-4000cm-l,波段内的拉曼光谱，特别地，在谱图中存在着一强且对称的荧光背景。类似的荧光背景在天然红宝石中未曾见过，而在一些合成红宝石，并利用激发光源,785nm,所测得的拉曼光谱中会产生。在红宝石的合成过程中，为了降低合成的温度，而在合成原料中添加了一些含有稀土元素的助熔剂，如钼,(Mo),，铋,(Bi),和钨,(W),的氧化物。这种类型的荧光背景，为鉴别合成红宝石提供了一个参考依据，但还需结合红宝石的内部特征,(,是否含有弯曲生长纹、未融颗粒等,),，才能对做出判别。,相似宝石图6给出了一些红色宝石的拉曼光谱，它们分别为尖晶石(见图6曲线a)和石榴石(铁铝榴石，见图6曲线b)，显然，尖晶石和铁铝榴石的拉曼光谱与红宝石之前存在显著差异，很容易鉴别。但采用常规检测手段，很难将它们与红宝石相鉴别。,四,.,结 论,刚玉族宝石的特征拉曼位移在,378,，,417,，,430,，,447,，,576,，,645,和,750cm-l,附近，其中,417cm-1,显示最强的光谱特征。,一些矿物包体可根据其特征拉曼位移而被检测出，如方解石在,1085cm-1,附近。,铅玻璃充填的红宝石，在,1353cm-1,附近具有一强且宽的拉曼峰，通过,XRF,的定量分析可测得高含量的铅。红宝石中被充填了有机胶，拉曼位移在,233l,，,2874,和,3285cm-1,附近。,一些合成红宝石的拉曼光谱中可能存在一强且对称的荧光背景，这可能与合成过程中添加了含有过渡族或稀土离子的助熔剂有关。,相似的红色宝石具有与红宝石明显不同的拉曼光谱特征，较易鉴别。,以上为我们PPT的全部内容，感谢欣赏！,