CVD合成钻石的红外拉曼光谱分析

用11颗高温高压合成钻石种晶在不同CH4/H2比例、温度和压强下进行CVD生长实验。对生长后样品进行了红外光谱定量分析、拉曼光谱分析及表面微形貌观察。结果表明,合成的CVD钻石有一定的内应力,晶体质量与高温高压种晶质量相似。过高的CH4/H2比例对CVD钻石的生长无明显促进作用,会增加C-H缺陷,抑制钻石的快速生长。同时,温度对CVD钻石的生长速度和生长模式起着重要的作用,适当提高合成温度有助于钻石生长台阶的形成以及生长速率的提高。     

天然与合成紫晶的红外和偏振拉曼光谱鉴定特征

天然紫晶与合成紫晶的鉴别是国内外珠宝鉴定实验室的一个难题,前人主要从双晶、色带、包裹体、红外吸收光谱特征等方面开展了研究。在利用红外光谱鉴别天然紫晶与合成紫晶时,不同的学者尚对3595cm-1或3543cm-1吸收峰作为诊断性还是指示性的判据存在不同认识。本文系统采集了典型的天然紫晶与合成紫晶样品,研究了利用红外光谱测试技术鉴别天然紫晶与合成紫晶的局限性,并尝试将偏振拉曼光谱应用于紫晶成因鉴别。结果表明:利用3595cm-1、3543cm-1红外吸收峰进行紫晶鉴别仅具有指示性意义,不能作为决定性的判定依据,偏振拉曼光谱可作为重要的补充。天然紫晶的偏振拉曼光谱(偏振方向:HH)均出现400cm-1的拉曼峰,而该峰在合成紫晶偏振拉曼光谱中缺失;合成紫晶的偏振拉曼光谱(偏振方向:HH)均具有795cm-1、448cm-1的拉曼峰,而这两个峰在天然紫晶偏振拉曼光谱中缺失。偏振拉曼光谱产生差异的原因可能与天然紫晶和合成紫晶内部晶格变形程度的不同有关。本文揭示的400cm-1、448cm-1和795cm-1偏振拉曼峰可作为鉴别紫晶成因的新依据。     

热处理红-黄色翡翠的红外光谱分析

红-黄色翡翠是否经过热处理,其价值相差悬殊。随着市场对红-黄色翡翠的需求增加,鉴别其是否经过热处理是目前宝玉石鉴定的难点和热点问题。通过加热实验,利用红外光谱测试技术对加热前、后的红-黄色翡翠样品的红外光谱进行对比分析。结果表明,加热前、后的红-黄色翡翠样品的红外光谱具有不同的特征,主要表现为硬玉结构中OH的四组吸收峰强弱的变化：（1）吸收峰的强变化是在3 000～4 000 cm-1之间的峰型从加热前呈U型到加热后呈V型;（2）吸收峰的弱变化则是谱线略有改变,出现3 622～3 628 cm-1或3 670 cm-1附近的吸收峰,这些特征可作为红-黄色翡翠是否经过加热处理的辅助性诊断指标。     

高温下合成包裹体中流体水分子氢键的拉曼光谱分析

在合成包裹体腔中，用显微激光拉曼探针原位分析了高温下纯水和含气体CO2的流体中水分子的氢键作用。研究结果表明，随着温度升高，流体中水分子的氢键作用不断减弱，但纯水在最高的测量温度400℃，含CO2的流体在520℃都还存在着比较强的氢键作用。含CO2的流体比相同温度下纯水的氢键作用弱，并且当气相与液相混溶成为纯液相后，它的氢键与温度的关系明显出现了转折，温度对氢键的影响比均一前小。     

变生褐帘石的红外光谱研究

研究了不同程度变生褐帘石及其热处理样品的红外光谱变化特征，提出其变生的红外光谱定量标志－变生度Ｍ＝１／５（６－Ｎ）（Ｎ为７５０－２００Ｃｍ＾－１范围的谱带数）。分析了变生作用中褐帘石晶格内离子基团的变化，结合晶体结构分析，提出褐帘石红外光谱中４５０、５１０ｃｍ＾－１附近的两个谱带分别系结构内孤立硅氧四面体ＳｉＯ４及群体硅氧四面体Ｓｉ２Ｏ７的弯曲振动谱带。     

变生褐帘石的红外光谱研究

研究了不同程度变生褐帘石及其热处理样品的红外光谱变化特征，提出其变生的红外光谱定量标志──变生反M＝■（6-N）（N为750-200Cm-1范围的谱带数）。分析了变生作用中褐帘石晶格内离子基团的变化，结合晶体结构分析，提出褐帘石红外光谱中450、510cm－1附近的两个谱带分别系结构内孤立硅氧四面体SiO4及群体硅氧四面体Si2O7的弯曲振动谱带。     

红外光谱-显微共焦激光拉曼光谱研究天然红宝石和蓝宝石中含水矿物包裹体特征

天然红宝石和蓝宝石的包裹体中常见典型的含水矿物包裹体,这些含水矿物包裹体容易受外界环境升温而发生改变。微量含水矿物包裹体变化会对红宝石和蓝宝石的物理和化学性质产生明显影响,该性质为宝石热处理的鉴定提供了检测思路。本文采集了天然红宝石和蓝宝石样品,用显微镜放大观察包裹体特征,结合红外光谱与显微共焦激光拉曼光谱测试研究了含水矿物包裹体的特征。结果表明:天然红宝石和蓝宝石样品中含水矿物包裹体的外观轮廓清晰,晶形完整;红外光谱在2000～3700cm~(-1)附近显示出2105～2110cm~(-1)和1977～1985cm~(-1)硬水铝石和3619cm~(-1)和3696cm~(-1)高岭石等水(H_2O或—OH等)的特征吸收峰;拉曼光谱中可见角闪石、云母、磷灰石和长石等结晶度较好的典型含水矿物包裹体的特征拉曼位移。该系列特征揭示了红宝石和蓝宝石样品中含有水的特征,可作为红宝石和蓝宝石天然成因且未经过热处理的鉴定依据。     

袁复礼石的振动光谱分析

袁复礼石是一种新的硼酸盐矿物，晶体化学式为ＭｇＦｅ＾３＋［ＢＯ３］Ｏ。在晶体结构的基础上，对该矿物进行了因子群和位置群分析。袁复礼石红外光谱的多重性是位置群和因子群分裂的结果。     

浙江泰顺龟湖叶腊石矿床热液蚀变短波红外光谱分析

蚀变岩帽与斑岩体关系密切,具有形成斑岩-浅成低温热液型矿床的潜力.位于浙闽交界的龟湖地区发育规模巨大的蚀变岩帽(>30 km2),形成了龟湖超大型叶腊石矿床,矿体属于岩帽的一个分带.矿床及其围岩蚀变主要由粒度微小或隐晶质的层状硅酸盐蚀变矿物组成,矿物之间差别极为细微,仅凭肉眼难以区分.短波红外光谱技术可以有效识别这些蚀...     

新疆巴里坤膨润土的红外光谱分析

对巴里坤膨润土不同颜色的典型样品进行红外光谱测试分析,结果表明:巴里坤膨润土矿Ⅱ的膨润土的强吸收波谱出现在3627 cm-1(高频区)、1040 cm-1(中频区)、531 cm-1、470 cm-1(低频区)附近;5个代表样品的红外光谱曲线轮廓基本上一致,但仍存在一定的差异,不同颜色的膨润土因其化学成分的差异,在红外光谱曲线上有所不同,在3600 cm-1(高频区)附近,1#样品对红外光谱的吸收率较强,归属于Al—O—H的伸缩振动,说明1#样品蒙脱石的含量要高些;在797.64 cm-1(中频区)附近,1#、5#样品对红外光谱的吸收率要弱些,归属于Si—O—Si的反对称伸缩振动,说明SiO2的含量较低。     

天然祖母绿与合成祖母绿的成分及红外吸收光谱研究

祖母绿是一种高档名贵的宝石,其矿物学名称为绿柱石,化学成分为铍铝硅酸盐。鉴别天然祖母绿和人工合成祖母绿,已成为祖母绿宝石鉴定中的一个重要课题。文章采用常规宝石学研究方法、激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱法和红外光谱技术对天然祖母绿(包括哥伦比亚祖母绿和巴西祖母绿)、合成祖母绿(包括助熔剂法合成祖母绿和水热法合成祖母绿)样品进行了系统的分析和研究。结果表明,天然祖母绿与合成祖母绿的主要致色微量元素Cr的含量越高,祖母绿的绿色越浓艳;天然祖母绿与合成祖母绿的红外吸收光谱特征具有明显的差异;根据祖母绿中是否含水、水的赋存状态以及氯的吸收峰,可作为准确鉴别天然祖母绿和合成祖母绿的重要依据。等离子体质谱法化学成分分析不能确定祖母绿是天然形成还是人工合成,需在常规宝石学检测的基础上,综合研究祖母绿的红外吸收光谱特征及内含物特征,才能准确地鉴别天然祖母绿、水热法合成祖母绿和助熔剂法合成祖母绿。     

九连墩楚墓青铜器锈蚀产物的拉曼光谱分析

利用拉曼光谱对几件九连墩楚墓出土青铜器的腐蚀产物进行了测试。结果表明,九连墩楚墓出土的青铜器上主要的锈蚀产物为孔雀石[CuCO_3·Cu(OH)_2],存在部分蓝铜矿[2CuCO_3·Cu(OH)_2]和少许副氯铜矿[Cu_2(OH)_3Cl];此批青铜器锈蚀情况比较复杂,锈蚀种类比较丰富。在此基础上,探讨了科学保护此批青铜器的方法。     

高频燃烧-红外吸收光谱法测定钼矿石和镍矿石中的高含量硫

高频燃烧-红外吸收法用于分析矿石中低含量硫的测定结果较为准确,但对于高含量的硫,分析结果的准确度不高。本文采用高频燃烧-红外碳硫分析仪测定钼矿石和镍矿石中的高含量硫,选择纯铁屑和钨粒作助熔剂,高温燃烧分解样品,通过实验优化了样品称样量、助熔剂用量、仪器分析时间等测定条件。用国家标准物质进行验证,方法精密度(RSD,n=9)小于1%,加标回收率为96.0%～101.9%;与传统的硫酸钡重量法进行比对试验,测定值的相对误差小于2%。针对不同的矿石样品,研究了实际样品与标准物质的基体匹配问题,消除了基体效应的影响,对于钼矿石和镍矿石样品中含量在1%～35%范围内的硫,均能够准确测定,解决了钼矿石和镍矿石中高含量硫的快速、准确测定问题。     

红外光谱-拉曼光谱无损检测技术对透闪石和阳起石鉴定特征的研究

透闪石属于角闪石族矿物,与阳起石构成完全类质同象,有关透闪石和阳起石的红外光谱和拉曼光谱的特征差异还未见有报道。本文以外观特征相似的5件广西大化黑青色阳起石样品和2件新疆塔县青玉样品为研究对象,在前期矿物成分测试的基础下,采用红外光谱和拉曼光谱进行测试和对比分析。结果表明,阳起石的红外光谱和拉曼光谱都表现为闪石类矿物的特征峰,与透闪石的特征峰存在细微差异,漫反射红外光谱的差异特征是鉴别两者最准确、快速、无损的依据,并且适用于任意形状的样品,符合珠宝玉石饰品实验室检测领域的要求,可为和田玉的分类分级和产地鉴别等提供科学依据。按照GB/T 16552-2017与GB/T 16553-2017规定,广西大化黑青色阳起石可定名为和田玉。     

金绿宝石和变石中的微量元素研究

SRXRF微探针分析结果表明:金绿宝石和变石中主要的微量元素组成分别是Fe、Ga、Ti、Ca和Fe、Cr、Ti、Ca;Cr含量及Cr/Fe比不同是两种宝石微量元素的主要区别及形成不同颜色的原因。金绿宝石中的Ga含量达1600×10-6,说明它是又一载Ga矿物。SRXRF实验分析还得到了两种宝石中微量元素的相关性关系和浓度变化规律,结果表明在金绿宝石中主要是Ga、在变石中主要是Cr与其它微量元素负相关而相互替代;自金绿宝石或变石的中心到边缘处,Ti含量逐渐降低,Ga或Cr含量逐渐增加,Ti优先被Ga或Cr替代出晶格而形成猫眼;这两种宝石的形成还有富Ga或富Cr的成矿物质的加入。     

金绿宝石和变石的呈色机理

对24块世界主要产地的金绿宝石和变石进行X荧光能谱分析,得到其所含的主要微量元素分别是Fe、Ga、Ti和Fe、Cr、Ti。金绿宝石和变石各1块样品的同步辐射X荧光能谱半定量分析表明金绿宝石中Fe含量平均为17 800×10^-6,Cr为855×10^-6;变石中Fe含量为16 060×10^-6,Cr含量达13 333×10^-6。对15个样品的可见吸收光谱进行测试及解释表明金绿宝石的可见吸收光谱是由Fe³⁺引起,变石的可见吸收光谱由Cr³⁺和Fe³⁺共同引起。色度学的分析和系列计算表明具有440～470 nm间最大吸收和540～630 nm宽吸收带的双峰形状的可见吸收光谱,可产生红-绿色的变石效应,通过向着该双峰形状的可见光谱的方向进行变石的优化处理可以获得宝石的变石效应。     

氯碳钠镁石的振动光谱分析

氯碳钠镁石的群论分析表明,当CO_3~(2-)占据其晶体结构中的C_3位置对称时,振动的表示为:Γ=2A+2E。应用Wilson 的GF 矩阵法计算CO_3~(2-)得到的力常数为:伸缩力常数(K)5.8md/(?),弯曲力常数(H)0.45md/(?),非键原子间的排斥力常数(F)2.10md/(?)。计算的频率v_3=1463cm~(-1);v_4=718cm~(-1)。与实测频率一致。根据位能分布计算表明,红外光谱中1464cm~(-1)和718cm~(-1)谱带分别归属C—O 伸缩振动((?))和键角O—C—O 弯曲振动v_4是正确的。