红外光谱在宝石鉴定中的应用

1、国内外情况近二十年来宝石进技术手段的使用红外光谱宝石鉴定中红外技术的貝I1 准确可靠：红外光谱特tip种物质的红外光谱是完全相同胡I要求：仪器分辨率好精确度高 不需特殊方法制样，不损伤样品鉴定速度块研究含氢基团(C-H, N-H, 0-H)的理想谱区目宝石鉴定中通常适用I1. 透射技术2. 镜面反射技术漫反射技术衰减全反射技术 低温技术6.红外光纤技术红外光谱仪技术参数型号：Nicolet Magna-IR 750测试范围：507000cm1 .一透射技术（粉末压片法直接透射法目的时究宝彳水有机物 杂质原理 绝大去E硅酸盐 磷酸盐碳酸盐 氧化物直接透射法1 方法:将样品直接置于红外光谱仪 上，

2、如果在测试样品时，某些光芽 样品的光，以免漏光使谱图畸变。2.两个难点宝石琢磨成亥全内反射会聚透镜腰棱平行刻面集合体烈的散射效应，样品越厚，产生的散射效应越弓童、 量骤减，也得不到信噪比较好的谱图。的办法。对红外辐射产生强样品的红外辐射光直接透射法3.特点对于大多数宝石，采用直接这是由于样品太厚，基频吸收太成包络线厕虽然得不到样品的指纹频翠有机物0-H水粉末法应用实例鉴定琥珀及其仿制品不饱和氢不明显:琥珀的化学式为5 石化,一些不饱和分的蒸发HUI 主要表现在3000-3100C主要官能团谱线其它部分不明显圆滑的仿制品。11 L如果谱线中其它官能团特征表现明显，那基本上就可EJI琥珀仿制品不同

3、产地的琥珀的红外光谱特征|1|"|二£EIXI-e匚:=<13 .f1EE-ED-tn-4D-3PIum波罗的海琥珀+ ifffh.iriitjttiS. .aw 直丈网杆勺（«：Hn*m-Tmii'iiaHmterf i：j：ffi-T：i多米尼加琥珀Er-闻20UUWavenumbers (cm-1)go6L4LI20lloUEEMUE匚决。ueu-lusue-%o TTo o o o0 9 8 7TXT4- - -12060 ：50 J4000中国抚顺琥珀2000Wavenumbers (cm-1)40-中国河南琥珀30-IIIII400020

4、00Wavenumbers (cm-1)鉴定琥珀及优化处理琥珀热处理琥珀的鉴定特征：琥珀一般都姜经过热处理丿天然产 出的琥珀也有一些产出就晶莹透明者,但它彳门也是经过±自然 的加热才变得清晰透明的。不论那种热处理方法，其目的都是 提高琥珀的透明度同时去险一些杂质。所以天然琥珀和经过热 处理琥珀在常规鉴定中復难区处 从红处谱图中可以看到天然 琥珀4j J080 or1的峰消先。琥珀与其仿制品的硬树脂、松香、塑料等高分子有机化合物：硬树脂（珂巴树脂）是一种地质年代较新的半化石树脂与琥珀的化学成分很相 似这一点在红外光谱中也得到了验证。它的红外谱图与天然琥珀的红外谱图极 其相似，只是圆滑程

5、度（石化程度）不如琥珀高，在短波紫外灯下，硬树脂会 发很强烈的白光，如果石化程度较短他易受到化学腐蚀，但石化程度较高的话 也会表现为琥珀的惰性。松香是一种未经石化的树脂，硬度较小，在短波紫外 灯下，呈黄绿色荧光，有明显的树脂芳香，红外光谱与琥珀所说不同。塑料等 高分子有机化合物有一些特殊材料的塑料高分子有机物，通过添加一些添加剂 或特殊处理后也可以具有和琥珀相类似的物理、光学性质，但他们却具有着与 琥珀截然不同的红外光谱特征。直接透射技术应用实鉴定钻石类型，区另天然钻石合成钻石la 型：含N （聚合体形 lb 型：含N （孤血IlaI lb及各种形式存在的N以及含量更微岛H 钻石中的含量极低，

6、-般在几个p p b至1000jma些杂质产生的红外光谱通过直接透射技尤钻石晶格lb型钻石晶格1.0 *k-dia-p light brown/#DATA PROCESSING二 Retrieved fromryraibr50oueqosq<3.0*62 DARK YELLOW5 o2 2oueqosq<.o51 aoueqosq<*syn98-59 0.56ct colourlesso 51 n-oueqosqv600040002000Wavenumbers (cm-1)区别天然钻石与优化处理钻石HPHT钻石：使用高温高.的晶格应力，以提高钻石的部晶格HPHT对钻石晶格的影

7、响处理前处理后钻石中粉-棕色带II a型钻石HPHT处理前HPHT处理后HPHT处理IIa型钻石Comparison of Infrared SpectralaBlbcnoo中红外光谱4166 cm-1处理前处理后60005000400030002000近红外光谱t uole-osqvH211000100009000处理前处理后8000600050007000区别天然祖母绿与合成祖母绿祖母绿Be3Al2Si6O18,环状 披铝硅酸盐祖母绿的合成方法：助熔剂法水热法区别天然蓝宝石合成蓝宝石蓝宝石：A12O3,氧化物蓝宝石的合成方法： oue=-LusueJ%90-80-70-60-50-40：3

8、0-20-20004000Wavenumbers (cm-1)10n6000#DATA PROCESSING= Retrieved from a 刖歸石捉拉法紫色：水热法合成蓝宝石。深蓝色：天然蓝宝石。红色：焰熔法合成蓝宝石。f 蓝色：助熔剂法合成蓝宝石。区别天然水晶与合成水晶石英晶体中的水以0H-及屮 光谱上有不同的表现，水的存 紫晶的色心与Fe3+和天然烟晶眼镜片0.0140.0080.0060.016400030003500Wavenumbers (cm-1)8T06 40 a 0ue=_lusuBl2X0P 无3595cm 84cm吸收，具 585cm-i特征吸收（1,-iuo） sj

9、8qiunu8Ae/009£0001?kUJOg89C800*0；0L0-|创0&jsXq；8iue oqoinuAs右力°0£0-OizO*epiAicuuauj0|3X|d!i|n|/nueuj0|3 pajeounji aoueqjosqv<-9oueuiiusueji% punoj6>|oeq jsuie6e oijey =9NISS390yd VlVa#r090'0 aiue lejnieu*oooeL-iuog89£ J WXj0.&0.6-0.4-0.2-*Thu Jul 29 18:0049 2004#

10、DATA PROCESSING= Ratio against0.6-oueu-lusue 匚0.4-0.2-0.0background Truncated ElementMultiply or ElementDivide60004000Wavenumbers (cm-1)内无吸收峰区别天然欧泊与合成欧泊天然欧泊合成欧泊拼合欧泊仿欧泊15*whjte opal (natural)。ue主 lusueJ%105250cm-150oue=-lusueJ%*synthetic opal-#DATA PROCESSING= Ratio against20- background Truncated El

11、ementMultiply or ElementDivide。uel±±lusueJ%10806040600040002000Wavenumbers (cm-1).*0_行成欧泊，4000S2000cm-1与天然欧泊明显不同6000cm1一无吸收峰20-*pure A dyed green030-0.050- #DATA PROCESS 二 Ratio against background Trupdated ElementMultiply or ElementDivi0.010- 0.000-1.0 *standard B-jadeite&6-0 aoue=lus

12、ueJ2o.600040002000Wavenumbers (cm-1).镜面反射技术物质的折射率在无分子匚1原理反射率分子共振吸收频率讳 1*1J的，但在分子共振吸收频率附近, 旦为双扌斤射率。迪刁 折射率消光系数方向移动。镜面反射技术2.目的:研究宝石矿物指纹频率种属3建点：能对有机化合物及无机化 谱灵敏度远比透射谱低，因此采騙 合物效果不佳。一二4方法镜面反射附件红外显微镜抛光面:样品内包含的微 石种属的主应用量杂质及有机物成份得不到很好的反映；镜面 要手段。独山玉软玉蛇纹石玉祖母绿铅透辉石磷灰石祖母绿铅透辉石磷灰石鉴别祖母绿与其相似宝石：与祖母绿相似的宝石有：诰透辉石磷灰石翠榴石绿色玻

13、璃祖母绿铅透辉石磷灰石50-50-505050Em-009-0.0345g祖母绿哥伦比亚Dio-007M-GL-005玻璃淡蓝绿色gar-036石榴石翠榴石黄绿斯里兰卡（钙铁榴石）apa-003磷灰石 马达加斯加 兰绿色20001000Wavenumbers (cm-1)翠榴石三.猫眼与其相似宝石:矽线石猫眼透辉石猫眼与猫眼（金绿宝石） 柱晶石猫眼、磷灰石猫眼。红宝石与红宝石相似的宝石有：红色石榴石 红色尖晶石 红色碧玺红色玻璃。蓝宝石蓝宝石蓝锥矿坦桑石 堇青石 蓝色尖晶石。Ru-059红宝石原石紫红色Ru-059红宝石原石紫红色50-gar-064暗紫红色石榴石印度（Fe-AI】50-合成尖晶石-004紫红色助熔剂法50-1000Wavenumbers (cm-1)红色尖晶石-鉴定宝石中内含物,与激光拉曼光谱仪联用。d .2对宝石表面、近表面微小区域进行精碰三宝石鉴定中使用漫反射技术包含透