紅外光譜在珠寶玉石中的應(yīng)用

1、紅外光譜在珠寶玉石中的應(yīng)用1、紅外光譜基本理論    當(dāng)一束紅外光照射在礦物上時(shí)，礦物就要吸收一部分能量，同時(shí)將吸收的能量轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿诱駝?dòng)能和分子轉(zhuǎn)動(dòng)能。     分子振動(dòng)光譜：分子振動(dòng)能級(jí)比分子轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)大，當(dāng)分子振動(dòng)能級(jí)躍遷時(shí)伴隨有分子轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷。     分子轉(zhuǎn)動(dòng)光譜：出現(xiàn)在遠(yuǎn)紅外區(qū)，它能給出分子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、核間距離、分子的對(duì)稱(chēng)性。    在近紅外、中紅外區(qū)光子激發(fā)分子振動(dòng)能級(jí)的同時(shí)，也激發(fā)分子轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)，但不能激發(fā)電子能級(jí)躍遷。  

2、  當(dāng)一束紅外光照射在礦物上時(shí)，一種可能為礦物內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)全部吸收，不再?gòu)牡V物內(nèi)部射出，另一種可能為紅外光束強(qiáng)度大，部分能量被分子能級(jí)躍遷吸收，還有部分能量透過(guò)礦物。    有關(guān)的名詞解釋?zhuān)?#160;   波長(zhǎng)二個(gè)相鄰波峰（波谷）之間距離, 波長(zhǎng)單位：微米（）。    波數(shù)單位長(zhǎng)度波振動(dòng)次數(shù)（波長(zhǎng)倒數(shù)cm-1），波數(shù)單位：厘米-1（cm-1）。    頻率每秒鐘內(nèi)振動(dòng)次數(shù)（單位時(shí)間通過(guò)固定點(diǎn)波數(shù)）。    透射比入射礦物光強(qiáng)度（I0），透過(guò)礦物

3、光強(qiáng)度（I），I / I0。    透過(guò)率I / I0×100。    紅外吸收光譜圖不同頻率的輻射于礦物上，導(dǎo)致不同透射比，以縱座標(biāo)為透過(guò)率，橫座標(biāo)為頻率，形成礦物變化曲線，則稱(chēng)該礦物紅外吸收光譜圖。    近紅外波長(zhǎng)范圍：0.782.5，波數(shù)：128204000cm-1。    中紅外波長(zhǎng)范圍：2.550，波數(shù)：4000200cm-1。    遠(yuǎn)紅外波長(zhǎng)范圍：501000，波數(shù)：20010cm-1。   

4、; 單位變換：（微米、m毫微米、Å埃、cm厘米）    1=1000nm=10000Å=10-4cm    1Å=10-1nm=10-4=10-8cm    1cm=104=107nm=108 Å    1m=10-7cm 2、礦物紅外光譜特征    礦物紅外光譜反映礦物化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)特征，礦物大多數(shù)屬離子化合物，具各種陰離子團(tuán)（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

5、鹽、鉻酸鹽），振動(dòng)強(qiáng)大、穩(wěn)定。    礦物紅外光譜能較快測(cè)出各種陰離子團(tuán)，以陰離子團(tuán)再研究相關(guān)的陽(yáng)離子成分及礦物成分結(jié)構(gòu)。     具同一陰離子團(tuán)礦物類(lèi)，吸收頻率、強(qiáng)度是一致的，因此利用礦物陰離子團(tuán)及特征吸收頻率，通過(guò)相應(yīng)的研究能迅速測(cè)定礦物。     礦物陰離子團(tuán)及特征吸收頻率（cm-1）礦物陰離子團(tuán)特征吸收頻率（cm-1）AsO43-880770BO33-15001300、950850、700400BO45-880700、700400CO32-15301320、1001040、89

6、0800、745670CrO42-900820HCO32-33002000、19301840、17001600、1000940 840830、710690、670640H2O36503000、17001590MoO42-850780、700200NO3-18101730、15201280、10601020、850800、770715OH-37002900PO43-1200940、650540SiO44-1175860、540470SO42-12101040、680570VO43-930730U2O7900880、480470、280270WO42-850780、720200 

7、0;  某些礦物特征吸收頻率（cm-1）礦物名稱(chēng)特征吸收頻率（cm-1）螢石275方解石721、873881、14351410白云石729菱鐵礦737菱鎂礦748菱鋅礦743菱錳礦727白鉛礦1410、677文石1471、707、692石英512515、778780、796800、10841085微斜長(zhǎng)石1142、1134、1120、1100、768、742、728、648、602、584、535、463、428、398高嶺石37043689、36723664、36533650、36283620、11001093、10381035、10121000、918912、542535、475

8、468透閃石鐵陽(yáng)起石3625、3648、3660、3673蒙脫石620630、 845850、10801090伊利石822845、10101025、10701080鈣鋁榴石鈣鐵榴石550650、8001000鎂橄欖石鐵橄欖石8001000 3、紅外光譜在寶玉石檢測(cè)中的應(yīng)用    寶玉石檢測(cè)基本上是采用無(wú)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(shù)日益提高。     在寶玉石檢測(cè)中任何檢測(cè)手段的應(yīng)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

9、常的礦物檢測(cè)樣品制備，先將礦物研磨成粉末狀，再滲入白色粉末狀溴化鉀共同研磨，在壓片機(jī)上壓制成測(cè)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(gè)以上或更多的拋光平面進(jìn)行測(cè)試，也可能需要將飾品重新處理再進(jìn)行測(cè)試，這就是紅外光譜測(cè)試的局限性。     紅外光譜運(yùn)用于寶玉石檢測(cè)，用其所長(zhǎng)，能較快準(zhǔn)確測(cè)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(shù)脂、塑料）確定寶玉石名稱(chēng)及優(yōu)化處理內(nèi)涵。     合成寶玉石雖與天然寶玉石在物理化學(xué)性質(zhì)基本相同，但從某些微細(xì)方面也存在差異，這在紅外光譜上

10、有不同反應(yīng)。     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34003800cm-1有一強(qiáng)吸收峰，助熔劑合成祖母綠無(wú)34003800cm-1強(qiáng)吸收峰，這與天然祖母綠中含有一定結(jié)晶水（H2O）有關(guān)。     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。     紅外光譜對(duì)聚合物充填類(lèi)飾品具一定的優(yōu)勢(shì)，如天然翡翠經(jīng)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(wú)2827、2928、2942、2969cm-1吸收峰。     天然綠松石中無(wú)2950cm-1吸收峰，注塑綠松石中具2950cm-1吸收峰。     天然歐泊中無(wú)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-