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宝石学研究鉴定比较先进技术之傅立叶变换红外光谱仪

来源:网络 时间:2019-11-27 11:14:00 浏览次数:

        鉴定宝石更方便的技术是傅里叶-FTIR。在Nicolet头像360 ESP模型中,光谱仪收集来自中红外区域的光谱。


        一、该红外光谱仪由两个部分组成:迈克尔逊干涉仪,将所有进入的红外辐射合并为一个干涉图;一个基于傅立叶变换原理的数学程序,即将干涉图转换回频谱(首先转换为透射光谱,最后转换为吸收光谱。


        红外区域是分为三个部分的宽阔区域:


        近红外= 750 nm – 2500 nm(13300 – 4000cm -1)、中红外= 2500 nm – 25000 nm(4000 – 400cm -1)、远红外线= 25000 nm – 300000 nm(400 – 33cm -1)。


        二、程序:


        光被称为分束器的半透明镜分为两半。


        那么这两个光束被反射朝向彼此背面由两个额外的反射镜,一个固定的,另一个移动,从而使两束干涉,当他们回来一起在分束器,从而产生干涉图。然后,干涉图穿过样品,并且吸收了某些波长。仍以干涉图形式传输的波长到达检测器。


        使用傅立叶变换程序对数据进行数字化处理,该程序通过一系列步骤将最终干涉图转换为吸收光谱。Nicolet模型由一台计算机进行监视,该计算机不仅可以进行傅立叶变换的数学运算,而且还具有相当大的灵活性来绘制,显示,存储和操纵光谱。


        红外区域中的吸收是由于振动引起的。晶体分子和结构成分的旋转产生远红外线。为了振动,原子必须从某种来源(在这种情况下为红外线)获得能量,从而产生吸收带。对于有机材料,带通常较锋利。当存在时,金刚石中的碳和宝石材料中的水在红外区域具有特定信号。


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此图由儿童淘矿工场北京淡水河谷摘自网络,如侵权请联系删除


        三、采样技术:传输方式、漫反射法。


        四、红外光谱的应用:与晶体结构振动相关的吸收是构成宝石的原子给定组合的特征。


        五、宝石鉴定


        1.天然绿松石 = 来自吉尔森合成绿松石的CuAl 6(PO 4)4(OH)8(H 2 O)–由于聚集不同,图案更平滑。


        2.来自软玉的翡翠 – 在软玉中观察到4000cm -1区域内的峰尖。


        3.从合成辉石和合成立方氧化锆中鉴定天然钻石。


        存在H 2 O,(分子)或(OH)基团。由于结构,来源或处理的原因,各种形式的水在中红外区域均具有特征性的模式。对于H 2 O分子,对称和不对称振动发生在3800 – 3600cm -1区域。


        合成紫水晶和天然紫水晶–不同类型的吸水率。热处理-水首先离开矿物质。来自合成祖母绿(水热)的天然祖母绿–合成物中不存在II型水分子和氯。合成助剂祖母绿中没有水分子。


        钻石的类型 -la,Ib,lla,llb,氮和硼在中红外具有不同的吸收模式。


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        六、通过FTIR检测治疗


        1.4941和5165cm -1的存在意味着钻石已被辐照和热处理,以产生或增强黄色至棕色的着色。


        2.检测宝石的浸渍以及石材上所用试剂的类型(聚合物,油等)或材料的类型,例如:聚合物– 蛋白石 /绿松石的浸渍。


        七、好处:


        1.整个光谱以干涉图的形式同时记录。


        2.同一样品的光谱可以在很短的时间内完成100个甚至1000个光谱,因此可以取平均值。


        3.避免了样品的热量减少和随之而来的光谱扰动。


        4.FTIR概念使用激光检查移动镜的位移以及内部参考波长。


        5.FTIR既快速又准确。


        6.FTIR光谱仪配有显微镜,该显微镜直接连接到光谱仪。这提供了对特定区域(例如,到达裂缝的表面内的填充材料)的快速且非破坏性的微观分析。


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