寶玉石類高值礦產(chǎn)品鑒定 顯微激光拉曼光譜法

寶玉石類高值礦產(chǎn)品鑒定顯微激光拉曼光譜法2拉曼散射光譜波峰的強(qiáng)度最大位置，以相對(duì)波數(shù)表示。激光波長laserwavelength用于激發(fā)樣品產(chǎn)生瑞利散射和拉曼散射的單色激光的波長，單位為nm。激光功率laserpower照射在樣品上的激發(fā)功率或激光器的額定功率。分辨率resolution顯微激光拉曼光譜儀分辨相鄰最小拉曼位移間隔的能力，一般以實(shí)測(cè)位曼峰的半高寬表示，單位在振動(dòng)光譜上。按一定方式繪制的用來消除不平的背景的直線或曲線。單晶硅片monocrystallinesiliconchip單品硅為面心立方結(jié)構(gòu)等軸品系晶體，化學(xué)物理性質(zhì)十分穩(wěn)定，一級(jí)拉曼位移為520.7cm1,單晶硅(111)面或單晶硅100)面的晶片被作為標(biāo)樣用于拉曼光譜峰位的校準(zhǔn)。激光等離子線plasmalnes激光諧振腔中的等離子體發(fā)射的，激光線以外由自發(fā)輻射產(chǎn)生的原子譜峰。宇宙射線或針刺嗓聲cosmicraysorspikesnoise宇宙中的高能粒子流或周邊材料發(fā)射的α和γ射線，作用到CCD檢測(cè)器個(gè)別像元上所產(chǎn)生的尖銳譜峰。4顯微激光拉曼光譜方法原理拉曼光譜是指激光光子與物質(zhì)分子發(fā)生非彈性碰撞后，改變?cè)腥肷涔忸l率而形成的一種分子散射光譜。并非所有的分子結(jié)構(gòu)都具有拉曼活性。拉曼光譜作為一種微區(qū)無損分析和紅外吸收光譜的互補(bǔ)技術(shù)，能提供寶玉石類高值礦產(chǎn)品中分子振動(dòng)頻率、分子配位體結(jié)構(gòu)及對(duì)稱性、分子基團(tuán)結(jié)構(gòu)單3元、離子的有序一無序占位與缺位及晶格缺陷等精細(xì)結(jié)構(gòu)。因此可以應(yīng)用拉曼光譜測(cè)試分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)寶玉石類高值礦產(chǎn)品成品、原石、包裹體及雜質(zhì)礦物的常規(guī)鑒定。見附錄A。5顯微激光拉曼光譜儀器設(shè)備顯微激光拉曼光譜儀常由激發(fā)光源(通常為激光器)、顯微鏡、光譜儀、檢測(cè)器、運(yùn)轉(zhuǎn)控制(數(shù)據(jù)控制系統(tǒng))5部分組成，宜配備專業(yè)的光學(xué)顯微鏡構(gòu)成共聚焦顯微激光拉曼光譜儀。激光為常規(guī)的激發(fā)光源，激光在一個(gè)光子態(tài)上具有極高的發(fā)射能量密度。有極好的單色性、方向性、高亮度、偏振性、相干性。高值礦產(chǎn)品檢測(cè)時(shí)其拉曼光譜經(jīng)常受熒光的干擾，為較少熒光干擾，通常配備兩種或更多不同波長的激光器。常用的激光波長有：紫外波段的244nm(氬離子488nm倍頻)、325nm(氨-鎘),可見波段的488nm(氬離子基頻)、514.5nm(氬離子)、532nm(摻釹釔鋁石榴石1064nm倍頻)、632.8mm(氮-氖),近紅外波段的785nm(半導(dǎo)體入和1064nm(摻釹釔鋁石榴石1064nm基頻)。聚集入射光、收集拉曼散射光及測(cè)量樣品環(huán)境設(shè)置。包括透鏡和反射鏡組、濾光片、共焦光路等。配備的光學(xué)顯微鏡具有反射和透射觀察模式、一般配有10倍目鏡和5倍、10倍、20倍、50倍、100倍物鏡。其中50倍和100倍物鏡宜為長焦物鏡光譜儀是激光拉曼光譜儀的核心部分。通常有兩種光路構(gòu)造，透射式和Czermy-Tumer(CT)全反射式。激光拉曼光譜儀的色散元件多使用反射式平面或凹面全息閃耀光柵，常用的光柵有600g/mm、1200gr/mm、1800gfmm、2400gu/mm和3600gr/mm等幾種類型。在可見波段一般用低密度光柵，如600或1800gr/mm光桶，而在紫外波段因?yàn)樯⒙实?，多使用高密度光柵。使用高密度光柵可以獲得高分辨率的拉曼光譜圖。6儀器安全使用與維護(hù)激光易對(duì)人眼造成不可逆的傷害，操作儀器時(shí)不應(yīng)讓激光直接射入眼睛，宜佩戴護(hù)目鏡。6.2激光器維護(hù)參照顯微激光拉曼光諧儀的操作說明書，正確操作和維護(hù)激光器。風(fēng)冷激光器關(guān)閉后，應(yīng)等風(fēng)扇自動(dòng)停轉(zhuǎn)后再關(guān)閉主電源開關(guān)；激光器工作時(shí)如遇突然停電，應(yīng)等到激光器自然冷卻后再開機(jī)工作，實(shí)驗(yàn)室溫度宜維持在20℃~26℃,相對(duì)濕度宜小于65%(宜配備除濕機(jī))。宜配置獨(dú)立的顯微激4光拉曼光譜室實(shí)驗(yàn)室，并做好防塵。為避免環(huán)境機(jī)械振動(dòng)，儀器可加裝光學(xué)平臺(tái)或減震臺(tái)。7顯微激光拉曼光譜測(cè)試7.1測(cè)試樣品和制樣要求進(jìn)行顯微激光拉曼光譜測(cè)試時(shí)。寶玉石類高值礦產(chǎn)品成品和原石試樣一般情況無需制樣。可直接測(cè)試。對(duì)于表面有風(fēng)化層(皮)樣品，宜去除表面風(fēng)化層后進(jìn)行測(cè)試。對(duì)近表面包裹體測(cè)試時(shí)，樣品表面需要拋光。7.2測(cè)試方法7.2.1反射光法適用于透明、不透明寶玉石類高值礦產(chǎn)品成品和原石及出露在樣品表面的各種包裹體的測(cè)試與分析。7.2.2透射光法適用于透明寶玉石類高值礦產(chǎn)品成品及原石(光面)內(nèi)部的包裹體測(cè)試與分析。7.3測(cè)試范圍不同的顯微激光拉曼光譜儀在低波數(shù)和高波數(shù)端可有一定的拓展，激發(fā)光源為可見光時(shí)常用低波數(shù)端為50cm、激發(fā)光源為紫外光時(shí)低波數(shù)端為2006m,通常高波數(shù)測(cè)量至4000cm。7.4測(cè)試步驟7.4.1依次開啟自動(dòng)平臺(tái)控制器、電腦等電取7.4.2開測(cè)試操作軟件，待探測(cè)器CCD)降溫并穩(wěn)定后，開啟激光器，利用單品硅片校準(zhǔn)顯微激光拉曼光譜儀。7.4.3視樣品具體情況和測(cè)試目的。設(shè)置測(cè)試條件：如激光波長、激光功率、光柵、共焦孔徑、物鏡放大倍數(shù)、測(cè)試時(shí)間。試范圍等。7.4.4依據(jù)測(cè)試目的選擇反射光法或透射光法對(duì)樣品進(jìn)行觀察，選定測(cè)試點(diǎn)位，妥善保存原始數(shù)據(jù)，以備數(shù)據(jù)分析和檢查。7.4.5測(cè)試完畢后，待探測(cè)器溫度阿升至室溫后，依次關(guān)閉操作軟件、激光器、電腦、自動(dòng)平臺(tái)控制器、穩(wěn)壓器電源及總電源開關(guān)。7.5測(cè)試注意事項(xiàng)7.5.1宜采用更換激發(fā)光的波長、擴(kuò)大狹縫寬度、增大共焦孔徑、提高激光功率、增加CCD曝光時(shí)間或增加掃描積分時(shí)間等方式改善譜圖質(zhì)量。7.5.2測(cè)試時(shí)應(yīng)選取物質(zhì)均質(zhì)區(qū)域。避免選取呈斑點(diǎn)、條帶狀或破損等區(qū)域測(cè)試。對(duì)于存在多種物相混合的樣品，應(yīng)選取不同特征區(qū)域分別進(jìn)行測(cè)試。7.5.3測(cè)試易被激光燒蝕(如珍珠)、熱解(如琥珀)及熔點(diǎn)較低的樣品時(shí)，應(yīng)注意選擇適當(dāng)?shù)募す夤β屎蜏y(cè)試時(shí)間，以避免樣品損傷。測(cè)試前后均對(duì)樣品進(jìn)行可見光觀察。判斷樣品是否燒蝕。7.6數(shù)據(jù)處理依據(jù)樣品的特征拉曼峰位、拉曼位移、拉曼散射強(qiáng)度、半高寬等參量對(duì)測(cè)試結(jié)果給予表征和分析。在原始譜圖中出現(xiàn)的雜線(如激光等離子線、照明光源的發(fā)光譜線或宇宙射線等)應(yīng)正確識(shí)別并5予以剔除。若原始譜圖中出現(xiàn)寬緩熒光背景或基線不平的現(xiàn)象，可使用基線處理模塊正確扣除基線；若拉曼信號(hào)弱、譜峰的信噪比低，可適當(dāng)進(jìn)行平滑處理。8顯微激光拉曼光譜測(cè)試影響因素8.1儀器設(shè)置條件的影響激光波長、激光功率、物鏡倍率、測(cè)試時(shí)間、共焦孔徑、激光波長穿透深度等。8.2樣品性質(zhì)的影響熒光、品體缺陷、包裹體深度、厚度與尺寸、方向性、類質(zhì)同像替代、結(jié)品度、含量/純度等。8.3測(cè)試環(huán)境的影響照明光源、宇宙射線等。9結(jié)果表示9.1呈現(xiàn)譜圖橫坐標(biāo)應(yīng)包含坐標(biāo)軸標(biāo)尺與單位(cm),熾坐標(biāo)應(yīng)包含強(qiáng)度標(biāo)尺與單位(a.u.);常見的樣品圖譜見附錄A。9.2測(cè)試信息必要的測(cè)試信息，應(yīng)包括但不限于!a)測(cè)定日期：b)測(cè)試者姓名：d)樣品編號(hào)；e)儀器名稱及型號(hào)；f)測(cè)試條件：g)數(shù)據(jù)處理方法。9.3譜圖信息描述宜描述關(guān)鍵拉曼位移峰的位置，如：鉆石具1331cm"拉曼位移峰等。9.4測(cè)試結(jié)果對(duì)所測(cè)寶玉石類高值礦產(chǎn)品進(jìn)行物相定名。可對(duì)比參考附錄A獲得定名結(jié)論。紅寶石拉曼光譜圖，見圖A.2~圖A.3。A.2.1.2.1.2藍(lán)寶石藍(lán)寶石拉曼光譜圖，見圖A4~圖A.6圖A4藍(lán)寶石的拉曼光譜低波數(shù)區(qū)域放大圖(1)拉受位移/cm1圖A.5藍(lán)寶石的拉曼光譜