摘要:隨著現代工業(yè)對加工寶石玉器技術的日趨成熟,很多人工寶石也隨風崛起,如何辯解寶石的真?zhèn)?,需用到的便?a href="http://m.caturday.cn/channel/t4417/index.html">紅外光譜儀,嫩夠給出基本正確的答案。紅外光譜儀還在不斷的發(fā)展中,有望在以后得到更的測試結果。
1、紅外光譜基本理論
當一束紅外光照射在礦物上時,礦物就要吸收一部分能量,同時將吸收的能量轉變?yōu)榉肿诱駝幽芎头肿愚D動能。
分子振動光譜:分子振動能級比分子轉動能級大,當分子振動能級躍遷時伴隨有分子轉動能級躍遷。
分子轉動光譜:出現在遠紅外區(qū),它能給出分子的轉動慣量、核間距離、分子的對稱性。
在近紅外、中紅外區(qū)光子激發(fā)分子振動能級的同時,也激發(fā)分子轉動能級,但不能激發(fā)電子能級躍遷。
當一束紅外光照射在礦物上時,一種可能為礦物內部分子運動全部吸收,不再從礦物內部射出,另一種可能為紅外光束強度大,部分能量被分子能級躍遷吸收,還有部分能量透過礦物。
有關的名詞解釋:
波長―二個相鄰波峰(波谷)之間距離,波長單位:微米(μ)。
波數―單位長度波振動次數(波長倒數cm-1),波數單位:厘米-1(cm-1)。
頻率―每秒鐘內振動次數(單位時間通過固定點波數)。
透射比―入射礦物光強度(I0),透過礦物光強度(I),I/I0。
透過率―I/I0×100。
紅外吸收光譜圖―不同頻率的輻射于礦物上,導致不同透射比,以縱座標為透過率,橫座標為頻率,形成礦物變化曲線,則稱該礦物紅外吸收光譜圖。
近紅外―波長范圍:0.78―2.5μ,波數:12820―4000cm-1。
中紅外―波長范圍:2.5―50μ,波數:4000―200cm-1。
遠紅外―波長范圍:50―1000μ,波數:200―10cm-1。
單位變換:(μ微米、μm毫微米、Å埃、cm厘米)
1μ=1000nm=10000Å=10-4cm
1Å=10-1nm=10-4μ=10-8cm
1cm=104μ=107nm=108Å
1μm=10-7cm
2、礦物紅外光譜特征
礦物紅外光譜反映礦物化學成分、結構特征,礦物大多數屬離子化合物,具各種陰離子團(硅酸鹽、碳酸鹽、硼酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽、鎢酸鹽、鉬酸鹽、砷酸鹽、釩酸鹽、鉻酸鹽),振動強大、穩(wěn)定。
礦物紅外光譜能較快測出各種陰離子團,以陰離子團再研究相關的陽離子成分及礦物成分結構。
具同一陰離子團礦物類,吸收頻率、強度是一致的,因此利用礦物陰離子團及特征吸收頻率,通過相應的研究能迅速測定礦物。
3、紅外光譜在寶玉石檢測中的應用
寶玉石檢測基本上是采用無損傷方式,隨著寶玉石工藝的不斷革新發(fā)展,人工優(yōu)化改善充填技術日益提高。
在寶玉石檢測中任何檢測手段的應用,在某些方面都存在局限性,紅外光譜也不例外。
紅外光譜正常的礦物檢測樣品制備,先將礦物研磨成粉末狀,再滲入白色粉末狀*共同研磨,在壓片機上壓制成測試圓形薄片,然而寶玉石飾品不可能研磨制備,因而飾品需有一個以上或更多的拋光平面進行測試,也可能需要將飾品重新處理再進行測試,這就是紅外光譜測試的局限性。
紅外光譜運用于寶玉石檢測,用其所長,能較快準確測定寶玉石中(OH)n、H2O、H3O、OH-及高分子材料(硅基聚合物、環(huán)氧樹脂、塑料)確定寶玉石名稱及優(yōu)化處理內涵。
合成寶玉石雖與天然寶玉石在物理化學性質基本相同,但從某些微細方面也存在差異,這在紅外光譜上有不同反應。
天然祖母綠與助熔劑合成祖母綠區(qū)別在于天然祖母綠在3400―3800cm-1有一強吸收峰,助熔劑合成祖母綠無3400―3800cm-1強吸收峰,這與天然祖母綠中含有一定結晶水(H2O)有關。
水熱法合成祖母綠具2745、2830、2995、3490cm-1吸收峰,而在天然祖母綠中2745、2830、2995、3490cm-1吸收峰是不存在的。(資料來源:http://)
紅外光譜對聚合物充填類飾品具一定的優(yōu)勢,如天然翡翠經酸蝕后聚合物充填處理,在紅外光譜圖上反映出2827、2928、2942、2969cm-1吸收峰存在,系高分子材料充填所致,天然翡翠無2827、2928、2942、2969cm-1吸收峰。
天然綠松石中無2950cm-1吸收峰,注塑綠松石中具2950cm-1吸收峰。
天然歐泊中無5725、5810、5780、5810、5890、5925cm-1吸收峰,聚合物充填歐泊中具5725、5810、5780、5810、5890、5925cm-1吸收峰。
天然紫晶中無3540cm-1吸收峰,合成紫晶中具3540cm-1吸收峰。
礦物實例還很多不一一贅述,在寶玉石中的應用還在不斷的開發(fā),作為一種礦物的測試手段還在不斷完善,紅外光譜的應用將日趨發(fā)展,并有助于解決寶玉石檢測中的難點、疑點。