拉曼光谱与冷热台

1、报告人：汪浩定义：由于试样中分子振动和分子转动的作用使波长发生偏移的光谱（光子能量）。 本质：光照射物质时,如果物质分子的某种振动可以引起分子极化率的改变,则就会产生拉曼散射现象且仅当分子极化率有变化时才会引起拉曼散射现象。特点：（1）光谱中出现一些尖锐的峰是为某些特定分子的特征（定性） 尽管拉曼位移与入射光强度无关,但拉曼散射的强度却与分子的浓度、入射光强度等因素有关。由(1)式分析可以知道,当实验条件不变时,拉曼散射光的通量与单位体积内的分子数成正比,这为拉曼定量分析提供了依据。（定量）（3）拉曼光谱测试一般不触及试样，也无须修饰，直接穿过玻璃。 斯托克斯散射：分子回到较高能级，发射光子有

2、较小能量，及有比入射光子较长的波长，分子振动能量增加。（主要的拉曼散射即光子能量和方向均发生改变）拉曼位移：频率之差i拉曼光谱图：将拉曼散射强度相对于波长的散射图。优点（与红外光谱相比）： （1）范围404000cm-1 （2）水可作溶剂 （3）于玻璃中直接测定拉曼光谱校正调整： 利用Origin7.5 （ 专业函数绘图软件，经典的数据绘图工具）软件分三步进行：第一步，基线调整。重点针对 某些特征峰进行调整，凸显特征峰。有些人在进行基线调整前对拉曼谱线先进行了傅里叶平滑处理，平滑杂峰。 第二步，频率-温度强度调整。基线调整去除了测试过程中的背景噪点，再利用下列公式进行频率-温度强度的调整。(1

3、) v为入射激光频率，v 为拉曼散射激光频率，h 为普朗克常数，k 为玻尔兹曼常数，T 为开尔文温度。这个校正可以较好的排除光谱中的成分因素，以便于接下来的计算。第三步，峰面积分比计算。峰面积分数据同样可以在 Origin 7.5 中得到。选择特征峰区域进行积分并将积分结果记录下来求得比值，消除不同仪器的影响。 （1）快速准确地对气相、液相、水溶液相和固体包裹体特别是单个包裹体成分进行非破坏性分析，是目前最为先进的包裹体成分分析方法。 （2）可对包裹体中的 CH4 H2O体系进行测试，根据拉曼位移呈现的一级指数递减趋势，可指示流体包裹体的压力; （3）运用拉曼光谱还可分析 N、O、H 同位素并

4、成功分析某些矿物中（如方解石）中的氧同位素25 26 （4） 将激光拉曼与近红外光谱结合可有效地降低荧光背景，进而提供反映物质结构的精细谱带，同时根据分子的散射强度与样品浓度成正相关关系，可对矿物的含量进行定量分析。但是需根据不同的样品选择不同的浓度，当样品浓度过低较难精确获得待分析区的晶体结构、化学成分等信息。 （5）含量计算：已知文献中有利用特定的图来测定含量（具体应用公式不在阐述） 熔体包裹体均一化研究： 测试分析前的重要步骤。目前利用的是高温显微均一法,它是唯一能够使包裹体恢复到被捕获时的初始状态的试验方法。 可得出数据：包裹体的大小、是否含子矿物、升温速率和升温次数等与其所测均一温度

5、密切相关。高温显微测温实验： 将熔融包裹体样品加热，使其熔融相（硅酸盐融体）逐渐熔融，气相逐渐溶解进入硅酸盐熔融体中，最终气相消失。气相完全消失与硅酸盐成为均匀相时的瞬间温度即为均一温度，它代表了成岩温度（卢焕章等，2004）选材三要素：（1）一定要选择没有泄漏（2）密封性好（3）挥发分不饱和原因：岩浆在捕获时已经饱和或过饱和挥发分,即此时岩浆中的挥发流体与岩浆呈一种不混容的状态,这样的样品很难均一,即使均一了也没有直接的岩石学意义,不能代表主矿物的最低结晶温度（1）要选择具有规则外形的熔融包裹体，一些具负晶形的包裹体而不宜选择多角形的、有裂隙通过的和形态复杂的包裹体。(2)选择气-固相界线分

6、明、与主矿物界线清晰的包裹体。(3)要选择气孔小的、稳定的包裹体。加热时注意规则： 在包裹体内玻璃未软化前加热温度增加较快,越到后期,加热速度越慢（加热过程中包裹体壁的重结晶），并且要均匀升温。 夏林圻关于熔体包裹体均一化试验总结实间： 酸性火山岩：不应少于8 12小时, 中性火山岩：4 8小时 基性火山岩：2 4小时 超基性火山岩：小于2小时。岩石中熔融包裹体的寻找方法: (1)不易确定的熔融包裹体经加热(600-700、恒温1小时)玻璃或结晶质开始熔化,使气泡趋于集中,淬火后各相之间的界线清晰,易于观察确定; (2)另一方面,加热后大多数流体包裹体因温度过高已爆裂,不易造成判断错误。这是寻

7、找熔融包裹体的有效途径。冷热台的工作原理： 将样品放在台体光路中进行加热或冷冻,然后在显微镜下观察气液包裹体中气液相的变化,测出相转变的温度。加热或致冷的温度范围通常在-180600之间,温度分辨率为0.1。 冷热台系统的核心部件是台体，通常包括观测光路,加热和冷却部件,测温元件几部分。英国 LinkamSeientifieInstruments公司生产的TH60o型冷热台,采用一块沿0001晶面切下抛光表面的蓝宝石支承样品,以便能用偏振光对样品进行检测。上盖的双层观察窗内通以干燥氮气,以防止台体冷冻时窗玻璃结雾,并且提供高温时对物镜的附加保护。测温元件常用的是铂电阻或热电偶,装在台体内尽可能

8、接近或接触样品的位置上。图2和图3分别是TRL一01型和TH600型冷热台剖面 冷热台对样品的加热方式大致分为两种,一种是通过铂电阻丝或镍铬康钛电阻丝直接加热金属块,再通过金属块和样品之间的热传导加热样品;另一种是用电加热压缩气体,再将气体输入台体加热样品。优点： （1）是不用移动样品,就能对整个加热致冷温度范围内包裹体的相变进行测定。 （2）由显微镜与冷冻一加热台组成的显微测温系统,是通过观测透明矿物里包裹体在冷冻和加热过程中相的可逆变化，来获得包裹体中气液压力、盐度和化学状态等方而的丰富信息。 1.拉曼光谱的分析与应用-杨序刚参考文献 2.单矿物中熔体包裹体研究进展及地质指示意义_郭玲利J. 地质与勘探 第45卷第1期2009年1月 3.熔融包裹体均一温度及挥发组分含量测试_田璐 4.流体包裹体激光拉曼光谱分析原理、方法、存在的问题及未来研究方向陈勇1),ERNST A. J.Burke2)第55卷第6期 2009年11月地质论评 5.相山等火山盆地主