拉曼光谱在红宝石检测中的应用.ppt

拉曼光谱在红宝石检测中的应用
报告人:尹若磊曾维靖
邹昆迪吴亮亮

刚玉的主要成分为α-Al2O3,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

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150—300mW,积分时间10s,光栅 1200,光学分辨率1cm‾1,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8º/min,并采用Rh靶,元素分析范围8О-92U。

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[AlO6]基团的弯曲振动有关,其中417cm-1为对称弯曲振动(O-A1-Obend)。拉曼位移576,645和750cm-1与[AlO6]基团的伸缩振动有关,其中645cm-1由对称伸缩振动(A1-Ostz)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R2内部晶质包裹体的拉曼光谱(350—1200cm-1)。图2曲线b为方解石晶体的拉曼光谱。很明显,红宝石R2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[CO3]2-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R3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R3可能充填了含铅玻璃